Nella prima stagione in serie cadetta, in cui fu allenatore per un periodo Jesse Carvergià Campione d'Italia sulla panchina della due anni primala squadra ottenne la salvezza all'ultima giornata. In quelle successive raccolse migliori risultati sportivi, giungendo con l'allenatore Alberto Marchetti al quinto posto nel campionato 1953-1954 davanti a , , e e risultando in assoluto la miglior squadra del Veneto, non essendo alcuna compagine regionale iscritta alla Serie A 1953-1954. Quell'estate Vittorio Marzotto lasciò la presidenza al fratello Paolo e seguirono altre stagioni al secondo livello del calcio italiano, tra le quali la migliore in assoluto fu quella 1957-1958 con in panchina l'allenatore Imre Senkey, conclusa in campionato al quarto posto, con l'attaccante Pietro Biagioli che vinse la classifica marcatori segnando 19 reti ed il raggiungimento dei quarti di finale in Coppa Italia, turno in cui avvenne l'eliminazione subita dalla . Nel campionato 1960-1961il decimo consecutivo in Serie Bil sodalizio patì la prima retrocessione della sua storia sportiva, facendo ritorno in Serie C.