2015赛季，恒大俱乐部正式启用新队名：广州恒大淘宝队。该赛季中超联赛中，广州恒大淘宝第四轮客场1-2负于河南建业，遭遇首败；6月24日，恒大集团对广州恒大淘宝足球俱乐部进行了增资，增资后，双方股权比例变更为恒大集团持股60%，阿里巴巴集团持股40%。6月25日，恒大主场0-0战平北京国安，连续第5年夺得中超半程冠军，不过仅领先次席的上海上港1分，30分的积分也创造了俱乐部升入中超以来的半程最低积分；9月12日中超联赛第25轮，在客场对阵上海上港的争冠关键战中3-0获胜，此役过后，广州恒大淘宝队反超上港2分，重登榜首；9月26日，凭借保利尼奥的绝杀，广州恒大客场3-2逆转战胜贵州人和，收获了他们在中超的第100场胜利；10月31日中超第30轮，广州恒大2-0战胜北京国安，获得2015赛季中超冠军，成就中超五连冠。2015年11月6日，广州恒大淘宝足球俱乐部在新三板正式挂牌上市，成为亚洲首只上市球队。恒大淘宝总股本3.75亿股，恒大地产与阿里巴巴分别持股60%和40%。
洲际赛场，亚冠联赛中广州恒大淘宝队小组赛3胜1平2负积10分，以H小组头名出现，1/8决赛两回合总比分3-2（客场1-2，主场2-0）淘汰城南FC，1/4决赛又以两回合总比分4-2（客场3-1，主场1-1）战胜柏太阳神进军东亚区决赛，将对阵日本球队大阪钢巴[28-30] 。10月21日，恒大总分2-1胜大阪钢巴，3年2次进亚冠决赛；2015年11月7日11月21日和，广州恒大两回合总比分1-0（客场0-0，主场1-0）战胜迪拜阿赫利，获得2015年亚冠冠军并第二次进军世俱杯。世俱杯比赛，12月13日，1/4决赛，广州恒大2-1战胜墨西哥美洲；12月17日，半决赛，广州恒大0-3负于巴塞罗那；12月20日，三四名决赛，广州恒大1-2不敌广岛三箭，获得2015届赛事的第4名。2015年12月24日，广州恒大淘宝官方宣布跟郑智、郜林、冯潇霆、黄博文、曾诚、郑龙、刘健七名亚冠功勋球员成功续约。
2016赛季，1月19日，门将李帅转会加盟上海申花；2月3日，广州恒大淘宝足球俱乐部以4200万欧元转会费签下杰克逊·马丁内斯四年。2月27日，2016年中国超级杯广州恒大2-0战胜江苏苏宁足球俱乐部，夺得赛季首个冠军，同时也是继2012年后第二次捧得超级杯。10月23日，广州恒大淘宝俱乐部在主场1:1战平延边富德足球俱乐部，以7分优势提前两轮卫冕成功，成就中超六连冠。11月27日，广州恒大客场2-2战平江苏苏宁，总比分3-3，恒大客场进球多夺得足协杯。洲际赛场，亚冠联赛中广州恒大与悉尼FC、浦和红钻、浦项制铁同分在H组，小组赛以2胜2平2负积8分的成绩排名第3，未能小组出线，结束了2016赛季的亚冠征程。2017赛季，广州恒大淘宝为了顶替受伤的韩国后卫金英权，租借金亨镒6个月。
2017亚冠，恒大小组赛2胜4平，自参加亚冠联赛以来，第一次以小组第二的身份出线。2017赛季中超第14轮，广州恒大淘宝2比0力克河北华夏幸福，10连胜的恒大提前一轮锁定半程冠军。7月8日中超第16轮，恒大0-2客场负国安，迎来升入中超以来第一个联赛两连败。2017赛季中超夏季转会窗，转入内援冯博轩、邓宇彪、武翔，转入外援穆里奇，补报外援金英权，外援金亨镒离队，杰克逊·马丁内斯撤销报名。7月15日，恒大2-1战胜鲁能终结两连败。8月1日，足协杯8强赛第二回合，首回合主场4-2获胜的富力移师天河体育场，挑战广州恒大。最终恒大主场7-2大胜富力，总比分9-6晋级半决赛。8月14日，恒大官方宣布保利尼奥加盟巴萨，为此巴萨花费了4000万欧元的违约金。在效力恒大期间，保利尼奥是球队当之无愧的核心级球员，率领球队拿到2015和16两个赛季中超冠军、2015亚冠冠军，还有1个足协杯和2个超级杯冠军。
9月12日20时，亚冠1/4决赛次回合焦点比赛在广州天河体育场举行，由广州恒大淘宝迎战上海上港。最终，广州恒大淘宝经过点球大战负于上海上港遭到淘汰，上港晋级亚冠四强。
10月22日，2017中超第28轮，广州恒大主场5-1战胜贵州恒丰智诚，提前2轮夺冠，实现中超7连冠。
2017年12月24日，广州恒大淘宝足球俱乐部官方宣布与球员邓涵文、杨立瑜、唐诗正式签约。
2018年1月28日，广州恒大淘宝俱乐部官方宣布与前天津泰达亿利球员古德利签约2年。
2月26日，中国足协超级杯在上海虹口足球场举行，广州恒大淘宝凭借黄博文、阿兰、郜林和高拉特的进球，以4-1战胜上海绿地申花，连续3年夺冠，同时也以4冠成为超级杯赛场的第一王者。