22 декабря 2004 года Отчетно-выборным собранием Олимпийского Комитета России было принято решение об образовании отдельных ассоциаций по летним и зимним олимпийским видам спорта. В развитие данного решения 7 февраля 2005 года Бюро Исполкома ОКР выпустило Постановление №92би/I «О создании Всероссийской ассоциации летних олимпийских видов спорта».
Учредительная конференция ВАЛОВС состоялась 25 февраля 2005 года. Учредителями выступили: ОКР, всероссийские федерации баскетбола, бейсбола, спортивной гимнастики, триатлона, фехтования, гандбола, плавания и борьбы. Первым Президентом ВАЛОВС был избран депутат Госдумы РФ, первый вице-президент ОКР, вице-президент Международной федерации баскетбола В.В.Кузин. Вице-президентами ВАЛОВС стали: Президент Всероссийской федерации плавания Г.П.Алешин и Президент Российской федерации баскетбола С.В.Чернов. Генеральным секретарем ВАЛОВС был избран заместитель генсекретаря ОКР Ю.Н.Юрьев. Конференция утвердила Устав Ассоциации и все учредительные документы. Адресом нахождения Исполкома Ассоциации была определена Лужнецкая набережная, дом 8.
В связи со скоропостижной кончиной первого Президента ВАЛОВС В.В.Кузина, на внеочередном Общем собрании Ассоциации 7 июня 2006 года Президентом ВАЛОВС был избран Президент ОАО «НК» Роснефть» С.М.Богданчиков.
В ноябре 2006 года в ВАЛОВС вошли еще 14 федераций. В июне 2007 года список членов ВАЛОВС пополнили федерации велосипедного спорта, бадминтона и тхэквондо, в декабре - Федерация гребного слалома России.
В мае 2008 года в состав Ассоциации вошла Федерация настольного тенниса России, а в апреле 2010 года – Ассоциация гольфа России и Союз регбистов России. В июле 2023 года в ВАЛОВС были приняты Федерация скейтбординга России и Федерация скалолазания России, а в феврале 2024 года – Российская федерация серфинга.
В декабре 2024 года после завершения процесса слияния в единую гимнастическую федерацию из состава членов ВАЛОВС ушли федерации прыжков на батуте и художественной гимнастики. А Федерация спортивной гимнастики России осталась в Ассоциации под новым именем – Федерация гимнастики России.
Также после слияния в единую Федерацию водных видов спорта России в декабре 2024 года из состава ВАЛОВС были исключены Российская федерации прыжков в воду, Федерации синхронного плавания России, Федерации водного поло России, а Всероссийская федерация плавания осталась членом Ассоциации под новым наименованием.
Аналогичное слияние Всероссийской федерации гребли на байдарках и каноэ с Федерацией гребного слалома России привело к появлению Федерации каноэ России. А в феврале 2025 года из Федерации бейсбола России и Федерации софтбола России была создана единая Федерация бейсбола и софтбола России.
В итоге по состоянию на 1 января 2026 года членами ВАЛОВС была 31 федерация по летним видам спорта и Олимпийский комитет России.
19 января 2011 года Президентом Ассоциации был избран Президент Стрелкового союза России, Вице-президент, а затем Президент Международной федерации стрелкового спорта (ISSF), Председатель Совета директоров Новолипецкого металлургического комбината В.С.Лисин.
30 января 2019 года на Общем собрании Ассоциации новым Президентом ВАЛОВС был единогласно избран вице-президент ОКР, Президент Федерации спортивной гимнастики России В.Н.Титов.
30 января 2023 года Общим собранием членов Ассоциации В.Н.Титов был единогласно переизбран на новый срок в качестве Президента ВАЛОВС.
