Fou fundada el 1949, en un primer moment al voltant de la pràctica de les bitlles càntabres i sota la presidència de Gonzalo de la Torre de Trasierra. Posteriorment s’hi incorporaren altres modalitats esportives, el bowling de deu (des del 1952) i el bowling de nou (des del 2008), a l’empara de la Fédération Internationale des Quilleurs (FIQ), les bitlles lleoneses (des del 1982) i les bitlles catalanes –o bowling six– (des del 1988). També en formaren part temporalment les bitlles celtes (2004-07), les botxes (des del 1956) i la petanca (des del 1958), però aquestes dues últimes passaren a una nova federació independent l’any 1984. Des del 1985 està dirigida per Joan Ricart. Ha tingut diversos noms: Federación Catalana de Bolos, Federación Catalano-Balear de Bolos, Federació Catalana de Boles (durant el predomini de la petanca) i Federació Catalana de Bitlles. La denominació actual s’adoptà el 2002. Des de la seva admissió a la FIQ (2007) i, com a mínim fins el 2012, és l’única federació catalana que és membre d’una federació internacional reconeguda pel Comitè Olímpic Internacional al costat d’una federació espanyola. Aquesta admissió, ratificada el 2008 pel Tribunal Arbitral de l’Esport i el Tribunal Federal Suís, també comportà l’ingrés automàtic en les federacions europees i mundials de bowling, i alhora representa un precedent importantíssim per a altres federacions catalanes i les seves seleccions respectives. L’any 2008 la selecció catalana de bowling de deu participà per primer cop en el Campionat del Món juvenil (sub-23) i d’aleshores ençà ho fa en les principals competicions internacionals, tant de bowling de deu com de nou, que debutà en el mateix campionat el 2010. L’any 2008 inicià la promoció internacional de les bitlles catalanes amb la fundació de l’associació mundial Bowling Six, juntament amb les federacions de Guatemala i del Salvador, que el 2012 organitzà el primer Campionat del Món d’aquesta modalitat. A banda dels Campionats de Catalunya i les lligues catalanes corresponents, al llarg dels anys també ha organitzat diverses competicions internacionals a Barcelona, com ara la Copa d’Europa i el torneig preolímpic de Seül (1988), la Copa del Mediterrani de bowling de deu (2002, 2011) i els encontres Catalunya-Amèrica i Catalunya-Europa (2010). Anualment organitza dues proves del Circuit Europeu de bowling de deu, el Trofeu Internacional Ciutat de Barcelona (des del 1978), el Catalonia Open (des del 2005) i l’European Women’s Masters – President Samaranch Trophy (des del 2005), l’únic campionat europeu exclusivament femení de bowling de deu. En formen part 176 clubs i té unes 4.000 llicències esportives (2010).
Selecció catalana juvenil de bowling de deu que participà en el Campionat del Món del 2008, any en què el tribunal Arbitral de l’Esport ratificà la Federació Catalana de Bitlles i Bowling com a membre de la federació internacional
Federació Catalana de Bitlles i Bowling