Aunque Deportivo Cali rechazó participar en la primera edición de la Liga Femenina en 2017, mencionando la no capacidad económica de mantener un equipo masculino y femenino,^[1]​ el requisito de Conmebol y DIMAYOR de poseer un equipo femenino para que el equipo masculino pudiera competir en competiciones internacionales obligó al club a fundar su sección profesional de fútbol femenino, esto debido a que el equipo masculino participaría de la Copa Sudamericana 2019.

En junio de 2018, el Deportivo Cali organizó su primer "Festival del Fútbol Femenino" buscando posibles jugadoras. Se celebraron partidos y competencias entre los equipos satélite del club, así como con la academia de fútbol femenino ya existente. Adicionalmente, la escuela de fútbol Carlos Sarmiento Lora contribuyó también a la formación del equipo femenino.^[2]​ Se confimó la participación en la Liga Profesional Femenina de Fútbol 2019 el 23 de mayo de 2019,^[3]​ presentándose el equipo femenino oficialmente el 10 de julio. El 13 de julio de 2019 debutó venciendo al Atlético FC en Estadio Pascual Guerrero por 3-1.^[4]​

La primera participación del Deportivo Cali en la liga femenina en 2019 culminó con el tercer puesto de su grupo con dos victorias y cuatro derrotas, detrás del América de Cali y el Cortuluá, no clasificando a los playoffs finales. En 2020, alcanzaron la fase eliminatoria por primera vez, quedando segundos de su grupo de primera fase, detrás del América de Cali, pero fueron eliminadas por Millonarios en cuartos de final.

En 2021, el Deportivo Cali Femenino ganó su primera liga con una campaña invicta. En fase de grupos, lideró el grupo compartido con América de Cali, Atlético Nacional, Independiente Medellín, Atlético Bucaramanga y Real Santander con seis victorias y cuatro empates para un total de 22 puntos. En semifinales derrotaron a La Equidad con marcador global de 4-1, y en la final se enfrentaron al Independiente Santa Fe, las máximas y vigentes campeonas, a las cuales vencieron en la ida por 4-1 en Bogotá, empatando en la vuelta 2-2 en el Estadio Deportivo Cali, para un global de 6-3. ^[5]​ Con este título, participaron de la Copa Libertadores Femenina 2021 en Paraguay, en la que lideraron con puntaje perfecto el grupo conformado por la Universidad de Chile, el Alianza Lima de Perú y el Real Tomayapo de Bolivia, cayendo en cuartos de final ante el Nacional de Uruguay. ^[6]​

En la Liga Femenina de 2022, el club clasificó a los playoffs finales tras ser tercero del todos contratodos, en donde alcanzó la final nuevamente. Sin embargo, no pudo defender el título y cayó ante el América de Cali. ^[7]​ El club posteriormente se coronó campeón en un torneo amistoso junto al América de Cali, el Atlético Mineiro de Brasil y el Olimpia de Paraguay, tras derrotar al Atlético Mineiro en los penaltis en la final. ^[8]​ Como subcampeonas de Colombia, clasificaron por segunda vez a la Copa Libertadores Femenina 2022, en las que sorprendieron al Corinthians brasileño, las vigentes campeonas por 2-1. ^[9]​ Posteriormente derrotaron al Olimpia paraguayo y finalizaron goleando 10-1 al Always Ready boliviano, ganando el grupo y avanzando a los cuartos de final. En esta fase, enfrentarían al Ferroviária brasileño, campeonas de las ediciones 2015 y 2020 de la Copa Libertadores Femenina, superándolas por 2-1. Lastimosamente, cayeron en semifinales por penales ante Boca Juniors, tras un empate 1-1, terminando en el cuarto puesto de la Copa tras caer 5-0 en el duelo por el tercer puesto ante el América de Cali. ^[10]​ Este desempeño le dio al club el puesto 13 del Ranking Mundial de Clubes Femeninos de la IFFHS al 31 de octubre de 2022 con 300 puntos, ubicándose tercero en Suramérica solo tras, Palmeiras (Campeón de Copa Libertadores Femenina 2022) y Corinthians.^[11]​ Para el 2023, el técnico Jhon Albert Ortiz salió del equipo,^[12]​ siendo reemplazado por Sergio Angulo para la liga femenina de 2023, en la que el club alcanzó los cuartos de final, en donde cayó ante que el Deportivo Pereira.

Para 2024, y con el regreso del entrenador Ortiz al club, las Azucareras avanzaron a los cuadrangulares semifinales tras quedar cuartas con 26 puntos, solo por detrás de Atlético Nacional, América de Cali y Santa Fe, esto con siete victorias, cinco empates y dos derrotas. Conformaron el Grupo B ante el América de Cali, Millonarios y Llaneros, clasificando como líderes tras empatar con 12 puntos con Millonarios, pero superándolas en diferencia de gol. Recordándo al 2021, se repitió la final ante el Santa Fe, sin embargo, esta vez el cuadro verdiblanco ganó ambos partidos (2-1 en casa y 2-0 en Bogotá con un doblete de Manuela Paví) logrando su segundo título. ^[13]​