ב-16 במאי 2017 פוטר קורצקי מתפקידו, וב-25 במאי מונה מוטי איוניר למאמן הקבוצה. הקבוצה פתחה את עונת 2017/2018 עם חמישה ניצחונות רצופים בליגה הלאומית ללא שער חובה, אך לאחר מכן רשמה שלושה משחקים ללא ניצחון והודחה בחצי גמר גביע הטוטו, וב-26 באוקטובר 2017 פוטר איוניר מתפקידו, ובמקומו מונה קובי רפואה למאמן הקבוצה. בגביע המדינה הודחה הקבוצה בסיבוב ח', לאחר שהפסידה בבעיטות הכרעה למכבי חיפה מליגת העל, אחרי 1–1 בתום 120 דקות. ב-16 באפריל 2018 הבטיחה הקבוצה את העפלתה בחזרה לליגת העל, שישה מחזורים לפני סיום העונה, לאחר ניצחון 3–0 על מכבי אחי נצרת, וסיימה את העונה במקום הראשון בטבלה.
בתחילת עונת 2018/2019 מיעטה הקבצה לכבוש שערים, ובעשרת המחזורים הראשונים השיגה ניצחון אחד בלבד וצברה תשע נקודות. בעקבות כך פוטר רפואה מתפקידו ב-25 בנובמבר 2018, ולמחרת מונה אופיר חיים למאמן הקבוצה. תחת חיים ירדה הקבוצה למקום האחרון בטבלה, וב-6 בינואר 2019 הוא פוטר מתפקידו ורפואה שב לאמן את הקבוצה. בגביע המדינה הודחה הקבוצה על ידי הפועל חדרה בשמינית הגמר, ובליגה סיימה את העונה במקום השמיני בפלייאוף התחתון. בתום העונה פוטר רפואה לאחר חילוקי דעות עם הנהלת הקבוצה, ובמקומו מונה ניסו אביטן.
לקראת עונת 2019/2020 חזרה הקבוצה לאצטדיון בלומפילד, לאחר שלוש שנים ששיחקה באצטדיון המושבה בעקבות שיפוץ מגרשה הביתי. ב-5 בנובמבר 2019 פוטר אביטן מתפקידו, לאחר שהשיג ניצחון אחד בלבד בכל המסגרות מאז פתיחת העונה, ובמקומו מונה ניר קלינגר למאמן הקבוצה. משה סיני, קפטן ומאמן הקבוצה בעבר, מונה לנציג הבעלים במועדון. תחת הדרכתו של קלינגר העפילה הקבוצה לפלייאוף העליון לראשונה מזה שש שנים, וסיימה את העונה במקום החמישי. כמו כן, לראשונה מזה שמונה שנים העפילה הקבוצה לחצי גמר גביע המדינה, בו הפסידה 0–2 למכבי פתח תקווה מהליגה הלאומית.
לקראת עונת 2020/2021 מונה שחקן העבר של הקבוצה סלים טועמה לעוזר המאמן, ועומרי אלטמן מונה לקפטן הקבוצה במקום אוראל דגני שעבר לבית"ר ירושלים. ב-8 בנובמבר 2020 מונתה אודליה פרידמן למנכ"לית המועדון. ב-7 בדצמבר 2020 פוטר סיני מתפקידו.
ב-11 באפריל 2021 סיכמה קבוצת ניסנוב עם איש העסקים שי שצברג על הצטרפות שצברג לבעלות על המועדון, על ידי רכישת 25 אחוזי הבעלות שברשות זאב גרינברג, בערבות אישית של מאיר תושב, אך העסקה לא יצאה אל הפועל. העונה סיימה הקבוצה במקום ה-11, ולראשונה מזה תשע שנים העפילה לגמר גביע המדינה, בו הפסידה 1–2 למכבי תל אביב.
סמל המועדון.
סמל תנועת הפועל נבחר ב-15 במאי 1926, בצריף של הנוער העובד ברחוב קינג ג'ורג' בתל אביב (בשטח בו שוכן כיום גן מאיר), עת נערך במקום כינוס מועצת הייסוד להקמת התאגדות הפועל והוחלט על חידוש פעולתו של מועדון הפועל תל אביב. בכינוס נבחרה סיסמת התנועה "בריאות העובד ערובה לניצחונו", ונקבע כי הסמל ישלב בין דמות של ספורטאי ההודף באגרופו את היריב לבין הפטיש והמגל, סמל הקומוניזם המייצג את מעמד הפועלים (פועלי התעשייה מיוצגים באמצעות הפטיש והחקלאים באמצעות המגל). הצבע שנבחר הן לסמל והן למדי הקבוצה הוא הצבע האדום, שאף הוא מזוהה עם השמאל ונחשב למייצג את תנועת הפועלים ומבטא את ההשקפה כי כל בני האדם שווים ואותו דם זורם בעורקיהם.
ב-1950 התעוררה מחלוקת בין קבוצות "הפועל" השונות באשר לזכות השימוש בצבע האדום. בסופו של דבר הוחלט כי המועדון הגדול יותר, הפועל תל אביב, ימשיך להשתמש בצבע האדום, בעוד הפועל פתח תקווה אימצה את הצבע הכחול. הפועל חיפה החלה להשתמש במדים כחולים או לבנים, אך חזרה לצבע האדום 20 שנה מאוחר יותר.
הצבע המשני בו משתמשת הקבוצה על הרקע האדום הוא הצבע הלבן, אם כי מלבד תלבושת לבנה למשחקי החוץ משתמש המועדון גם בסט ביגוד שחור. בעבר שיחקה הקבוצה לעיתים גם בתלבושת כחולה (לאחרונה בשנות ה-90) ובתלבושת אפורה.
לאחר מכירת הקבוצה ב-1997 נוסף לסמל הקבוצה סמליל חברת "כתר" שבבעלותו של סמי סגול, צעד שעורר מחאות בקרב האוהדים, ורבים מהם המשיכו להשתמש בסמל הישן.
לאחר העברת הבעלות על הקבוצה לידיו של מוני הראל בשנת 2008, נבחר סמל חדש בהצבעה בין האוהדים. הסמל החדש דומה יותר לסמל המקורי, במספר שינויים, ובהם תוספת של שני כוכבים, שכל אחד מהם מסמל 5 מבין האליפויות בהן זכתה הקבוצה (נוהג המקובל גם אצל קבוצות הבונדסליגה וליגת העל הטורקית, בעוד בליגות אירופאיות אחרות מקובל להוסיף כוכב לציון עשר אליפויות). כן נוספו לסמל שם הקבוצה באנגלית, ושנת תחילת פעילותה.
ב-12 ביוני 2015 שינה המועדון את שנת היווסדו כפי שהוא מופיע על הסמל, מ-1927 (השנה בה התאחד המועדון עם קבוצת אלנבי) ל-1923 (השנה בה הוקם לראשונה).
אצטדיון ומתקנים.
בראשית דרכה של הפועל תל אביב עברה הקבוצה בין מספר מגרשים. קבוצת אלנבי שיחקה במגרש החול ברחוב ברנר פינת רחוב אלנבי בתל אביב, ולאחר האיחוד עם הפועל עברה הקבוצה המאוחדת למגרש באזור דרך יפו-תל אביב, אשר הוקם ליד שכונת הצריפים "מכבי ב'" בשטח שמשמש כיום את מתחם התחנה ומסומן במפות כרחוב אשקלון. ב-1929 עברה הקבוצה לשחק ב"מגרש הדקלים" הסמוך שבשכונת מכבי הישנה (בין פלורנטין למושבה האמריקאית), לצד רחוב אליפלט של ימינו, לאחר שמכבי תל אביב עברה לשחק במגרש חדש. ב-1941 עברה הפועל לראשונה למגרש משלה, "מגרש התמרים" אשר זכה לכינוי "מגרש הפחים" מכיוון שחומת פחים תחמה את צידיו. המגרש שכן בדרום שכונת מונטיפיורי, בין הרחובות האחים מסאלויטה ותושיה של ימינו, ושימש את הקבוצה עד פרוץ מלחמת העצמאות. לאחר קום מדינת ישראל הפקיד האפוטרופוס על נכסי נפקדים את אצטדיון באסה בידיה של מועצת פועלי תל אביב. המגרש ביפו שימש לפני כן את הקבוצה הערבית "שבאב אל ערב", ששחקניה הקימו לאחר המלחמה את קבוצת "בני נצרת", והחל מ-1950 שימש אצטדיון באסה את הפועל תל אביב.
בעקבות תרומה שהתקבלה מקרן האחים בלומפילד (של האחים ברנרד ולואיס בלומפילד), הוקם אצטדיון חדש במקום בו שכן אצטדיון באסה, שנקרא על שמם – אצטדיון הפועל ע"ש האחים בלומפילד. המשחק הראשון באצטדיון החדש נערך ב-12 באוקטובר 1962, מול שמשון תל אביב, וב-2 בדצמבר נחנך באופן רשמי, במשחק חגיגי מול הקבוצה ההולנדית טוונטה אנסחדה. בסוף שנות התשעים, לאחר הפרטת המועדון, עבר האצטדיון מבעלות ההסתדרות לבעלות עיריית תל אביב-יפו וניהול של חברת "היכלי הספורט תל אביב-יפו", תאגיד עירוני של עיריית תל אביב-יפו. כיום משמש האצטדיון גם את מכבי תל אביב ובני יהודה.
החל מעונת 2016/2017 ועד תום עונת 2018/2019 שיחקה הקבוצה באצטדיון המושבה בפתח תקווה, עקב עבודות שיפוצים באצטדיון בלומפילד. לקראת עונת 2019/2020 חזרה הקבוצה לבלומפילד, לאחר ששופץ ותכולתו הורחבה ל-29,400 מושבים.
מתחם חודורוב.
עד שנת 2002 קיימה הקבוצה את אימוניה ב"הבית האדום" שהיה בשכונת יפו ג', ובאותה שנה חנכה מתחם אימונים חדש בסמוך למרכז הרפואי וולפסון בחולון (אך בתחום שיפוטה של תל אביב-יפו). מתחם האימונים נקרא בתחילה "וולפסון", אך ב-2008 נקרא על שמו של שוער העבר של הקבוצה, יעקב חודורוב. במתחם נמצאים גם משרדי הנהלת הקבוצה ומגרשי האימונים של מחלקת הנוער. בשנת 2015 שופץ המתחם והוא כולל ארבעה מגרשים (כולל מגרש אחד סינתטי), חדרי אורחים ושופטים, חדרי מולטימדיה והדרכה, חדר כושר, חדר הלבשה, חדר כוח, מקלחות וג'קוזי לאמבטיות קרח.
יריבויות.
היריבות העירונית.
בעיר תל אביב פועלות שתי הקבוצות המצליחות ביותר בישראל לאורך השנים – הפועל ומכבי תל אביב. כבכל עיר בעולם שבה שתי קבוצות כדורגל בכירות נפגשות למשחק דרבי, היריבות ביניהן גבוהה במיוחד, אך היא מבוססת גם על נדבכים נוספים. ראשית, לאורך השנים התפתחה מסורת של יריבות בין אגודות הפועל לבין אגודות מכבי. שנית, מראשיתן היה לקבוצות בסיס תמיכה שונה. הפועל הוקמה בידי ההסתדרות, ונחשבה לקבוצה של בני מעמד הפועלים, בעוד מכבי נחשבה לקבוצה של אנשי מעמד הביניים והמקצועות החופשיים. משחקי הדרבי בין הקבוצות הם מהסוערים בישראל, ואוהדי שתי הקבוצות נוהגים להקניט אלו את אלו. בכמה מקרים אף אירעו מעשי אלימות.
מאז הקמת מדינת ישראל נערכו 163 משחקי דרבי בליגה (נכון ל-21 במאי 2022). הפועל ניצחה 46 משחקים, מכבי ניצחה 59, ו-58 משחקים הסתיימו בתיקו. במשך 60 שנים היה היתרון בידי מכבי, ובשנות ה-90 אף עמד הפער לטובתה על 31–21, אך במהלך העשור הראשון של המאה ה-21 נסגר הפער, עד שב-2010 השיגה לראשונה הפועל את היתרון. בשנת 2013 החזירה לעצמה מכבי את היתרון.
היריבות עם בית"ר ירושלים.
בין אוהדי הפועל תל אביב לאוהדי בית"ר ירושלים התפתחה יריבות ארוכת שנים, בעיקר על רקע הזיהוי הפוליטי המשוער של אוהדי שתי הקבוצות, שכן בית"ר ירושלים מזוהה עם מחנה הימין, ואילו הפועל תל אביב מזוהה עם מחנה השמאל, אך היריבות התעצמה בעקבות משחק חשוב בשנת 1984, בו ניצחה הפועל תל אביב את בית"ר ירושלים באצטדיון ימק"א, ובכך גזלה ממנה הזדמנות לזכות בתואר האליפות לראשונה בתולדותיה. אירוע נוסף שהעצים את היריבות בין הקבוצות הוא משחק השרוכים בעונת 1997/1998, אז חשו עצמם אוהדי הפועל תל אביב כאילו נגזלה מהם אליפות הליגה. מפגשיהן של שתי הקבוצות טעונים מתח רב, בדרך כלל, ובמקרים רבים אף לוו בגילויי אלימות.
הפועל תל אביב בתרבות הישראלית.