O Nacional Atlético Clube foi fundado por funcionários federais da cidade de Patos-PB, onde a origem do nome, por tanto, foi tirado da fórmula do nome das repartições, notadamente dos Correios, DNER, DNOCS, entre outros, na qual tais traziam a palavra "Nacional", assim optaram de ser o nome do clube.  As cores de origem usadas nos primeiros uniformes eram o verde e o amarelo, posteriormente mudando para os atuais verde e branco, devido à normas da CBF na época.

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O primeiro time do Nacional foram amadores e compostos por funcionários federais, sob a liderança de José Geraldo Dinoá Medeiros, considerado o fundador do clube e que foi o primeiro Presidente; depois houve a abertura para atletas não funcionários, embora amadores. Profissionais só começaram a ter vez quando surgiu a possibilidade do clube de ingressar no Campeonato Paraibano. Os atletas, embora sem registro, passaram a receber salários e cumprir programação sistemática de treinamento.

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Os primeiros jogos do Nacional foram realizados no velho campo do Colégio Estadual (a 1ª partida oficial foi contra o Botafogo de João Pessoa e o resultado foi uma derrota de 5 a 1 com o primeiro gol da história do Nacional marcado pelo atacante Espedito do Correio). Logo, passou a jogar no Estádio "Zé Cavalcanti", que registrou, em sua inauguração em 1964, a vitória do Nacional sobre o Esporte de Patos pelo placar de 2 a 1.

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Em 1965, o Nacional participa pela primeira vez do Campeonato Paraibano junto com seu rival Esporte que também disputou o certame pela primeira vez. Em 1970, abandonou o campeonato no meio e foi punido com multa alta e um ano de suspensão. Ficou de fora em 1971 e voltou em 1972, com um plantel caseiro, barato e homogêneo: foi o tempo dos famosos "moleques da Rua da Baixa". De lá para cá, alguns Títulos foram conquistados, foi cinco vezes consecutivas campeão do Torneio Incentivo promovido pela CBF de 1977 a 1981 e vice campeão paraibano também por cinco vezes (1978, 1989, 1990, 1991 e 2005), foi o primeiro Clube Sertanejo a disputar uma competição à nível nacional, a Série C 1989.

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No final dos anos 70 e 80 e início dos anos 90, o Nacional esteve prestes a ocupar o pódio por quatro oportunidades até então, com elenco competitivo e forte disputou o Campeonato Brasileiro Serie B em 1989, além de chegar perto de conquistar o tão cobiçado Título Estadual, o mais próximo em 1991 quando perdeu de virada no Estádio O Amigão em Campina Grande para o Campinense, naquela ocasião, houve queixas diversas, pois com a vitória na mão além de precisar apenas de um empate, entrou com apenas 7 jogares em campo no segundo tempo, o que causou dúvidas de suposto suborno então, resultado, derrota por 3X1.

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Depois de estar no auge, veio anos negros para o Clube, agora com um plantel mais simples, fez campanhas regulares nos Campeonatos, lutou para não ser rebaixado, o que não conseguiu evitar em duas oportunidades 1998 e 2002, perdeu a crença de sua torcida, seu rival o Esporte também esteve junto. Até então dividia o Clássico Sertanejo com o Atlético de Cajazeiras, e passou a contar o Sousa, que há pouco tempo até então consagrou-se Campeão, ficou fora do Campeonato em duas ocasiões, 1996 e 2003. Passou um bom tempo sendo o único representante da cidade.

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Em 2004 após mais uma campanha regular no Campeonato, em meados de outubro, o Clube realiza uma Eleição para a nova Diretoria, surge então a estrela, José Ivan dos Santos "Zé Ivan", que assumira a Presidência do Clube, em um discurso simples e de incentivo, teve a paciência de contar com o descrédito do time e a descrença de sua torcida. Em 2005 investindo pesado, o time realiza uma campanha ótima, 7 vitórias consecutivas alcançando a liderança geral e chegando assim a mais um vice-campeonato e ainda disputando a Série C do Brasileiro, foi eliminado no Tapetão, no ano seguinte, outra campanha boa, aos poucos o time foi recuperando a crença de sua torcida que estava sempre lotando o Estádio.

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Em 2007, após ser vice-campeão cinco vezes e uma campanha impecável, faturou seu principal título ao ser Campeão Paraibano pela primeira vez em sua história. No 1º Turno, faturou contra o Sousa em uma dramática partida. Na final, derrotou o Atlético Cajazeirense de Desportos de Cajazeiras. Após perder fora de casa por 2x1 de virada, deu a volta por cima goleando o adversário no JC em Patos por 3x0, título histórico também para a cidade. Terminou com o artilheiro da competição, Edmundo, com um total de 18 gols. Ainda no mesmo ano, fez uma ótima campanha na Série C 2008, quebrando a invencibilidade do Bahia, vencendo por 2x1, e no final terminou em 8º Lugar, jogou a Fase Final no Estádio O Amigão em Campina Grande.

Antigo escudo

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No ano seguinte, disputou a Copa do Brasil pela primeira vez, sendo eliminado na primeira partida pelo Internacional por 4x0. Depois de uma campanha regular no Campeonato Estadual 2008 e ainda no mesmo ano, conquistou o Título da Copa Paraíba no segundo semestre, garantindo a vaga para a Copa do Brasil pela segunda vez. Em 2009, em uma outra oportunidade no torneio e pela segunda vez consecutiva, jogou contra o Fluminense, desta vez no Estádio O Almeidão em João Pessoa, perdendo por 1X0 em casa e 3X0 fora, jogando pela primeira vez no Maracanã.

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Nos anos seguintes não teve a relevância como nos anos anteriores, em 2014 abandonou a disputa de Campeonato Paraibano alegando motivos financeiros, em 2015 com a nova diretoria comandada pelo Presidente Alisson Nunes até teve um bom começo, goleando por 6 x 0 o selecionado de Monteiro no JC, mas para a disputa inédita da Segunda Divisão do Paraibano teve uma campanha regular sendo eliminado nos pênaltis pelo Paraíba ganhando o primeiro jogo por 1 x 0 no JC e perdendo por 1 x 0 no Perpetão perdendo em 4 x 2 nos pênaltis.

 

Em 2017 o Canário do Sertão conquistou o Campeonato Paraibano Série B, retornando a elite do futebol paraibano, onde nessa temporada de 2021 busca conquistar voos maiores.