El Rayo Vallecano "B" es el equipo filial del conjunto madrileño y compite actualmente en el Grupo V de la Segunda Federación, la cuarta categoría del fútbol español. A diferencia de otras ligas, en España los filiales pueden actuar como clubes profesionales, pero tienen la prohibición de ascender a una categoría igual o superior a la de su primer equipo (Primera División). Fundado en 1973 para fomentar la cantera en Vallecas, su mayor hito llegó en la temporada 2009-10, cuando un gol en el último minuto de Borja García ante el Hospitalet selló su histórico ascenso a Segunda División B. Desde 2010 juega sus partidos como local en la pequeña Ciudad Deportiva Fundación Rayo Vallecano (capacidad para unas 800 personas), tras haber pasado por estadios como el de Vallehermoso o el antiguo Teresa Rivero. A lo largo de su historia, ha sumado 29 temporadas en Tercera División (proclamándose campeón en la 2009-10) y 4 en Segunda División B, donde alcanzó su mejor puesto (6.º) en la campaña 2010-11. Además, desde 1991, la Real Federación Española de Fútbol impide a los filiales como el Rayo B disputar la Copa del Rey, una regla que marcó su historia reciente.