La sección femenina del club se instauró en el año 2000 y participó por primera vez de la Primera División en la Superliga 2003-04. También existen las filiales del primer equipo, el Rayo Vallecano femenino B y Rayo Vallecano femenino C.
El equipo femenino juega sus partidos en el Campo 4 de la Ciudad Deportiva del Rayo Vallecano en el Ensanche de Vallecas en Madrid, con capacidad para 500 espectadores y terreno de juego de césped artificial. También disputa algunos encuentros en el campo anexo de hierba natural.
El club cuenta con categorías formativas desde la edad cadete. Entre ellos destaca el equipo filial, el Rayo Vallecano de Madrid "B", que compite en el Grupo III de Tercera Federación Femenina.
Las jugadoras con dorsales superiores al 22 son, a todos los efectos, jugadoras del Rayo Vallecano Femenino B y como tales, podrán compaginar partidos con el primer y segundo equipo. Como exigen las normas de la LFP, los jugadores de la primera plantilla deberán llevar los dorsales del 1 al 22. Del 23 en adelante serán jugadores del equipo filial.