El club fue fundó el 12 de octubre de 1921 por un grupo de jóvenes con motivo de que Ensenada tuviera una entidad para la práctica de deportes y fútbol profesional. La misma fue llevada a cabo en la casa de Juan Ronco quien además propuso el nombre que se impondría entre todas las opciones que surgieron. De esta manera, el club nació con el nombre de Club Social y Deportivo Defensores de Cambaceres y su camiseta fue inspirada en la del Club Atlético Independiente. El color de la misma fue propuesto por Rómulo Martinetto, otro de los fundadores. También formaron parte de ese grupo Fortunato Amigorena, Luis Castello, Juan De Jesús, Orlando Fernández y Carlos Ronco, entre otros.
El 5 de enero de 1922 fue realizada la primera Asamblea General Ordinaria de la institución y el primer proyecto de Estatutos fue aprobado el 14 de marzo de ese mismo año. Unos días después, el 30 de marzo, fue confeccionada la primera bandera. Ese año, además, se afilió a la Federación Platense de Fútbol, participando del Torneo de la Divisional Extra en el cual salió tercero mientras que al año siguiente fue subcampeón. Finalmente, en 1924 salió campeón del Torneo de Intermedia Extra y obtuvo el ascenso a la Primera División de la Liga Platense.
En 1957 comenzó a participar de los torneos de AFA en el Torneo de Aficionados, cuarta y última categoría en ese momento. Hasta el año anterior continuó participando de la Liga Platense, obteniendo el título en 11 ocasiones, la última precisamente en 1956. Al igual que en la Liga, luego de tres temporadas disputadas se consagra campeón y obtiene el ascenso en 1959. El técnico de este equipo era Gino Onofri, quien luego sería directivo y también Presidente de la institución. Además, contaba con la presencia de Manuel Pelegrina, goleador histórico del fútbol argentino, quien tres años antes se había retirado del fútbol pero volvió a las canchas gracias a la insistencia de Alberto Zozaya que también formaba parte del cuerpo técnico.
En la Primera Amateur, tercera categoría en ese momento, debuta realizando un gran torneo, finalizando tercero, y se mantiene durante 11 temporadas, en muchas de las cuales llegó a pelear por ascender a la Primera B, realizando muy buenas campañas que le permitieron hasta finalizar en el segundo puesto pero no subir de categoría. Finalmente, descendió en el año 1970, retornando a la cuarta categoría, ahora denominada Primera de Aficionados.
Seis temporadas le llevó a Cambaceres retornar a la división superior, logro que obtuvo al salir campeón en el año 1976.2 En la Primera C disputa esta vez 8 temporadas de forma consecutiva, volviendo a descender en 1983.2 Esta vez, su retorno no se hizo esperar y en su primera temporada obtiene el ascenso nuevamente tras ganar el octogonal.2 Desde el año 1985 el club vuelve a disputar entonces la Primera C, que un año y medio más tarde pasaría a ser la cuarta categoría.
Ya en la temporada 1990/91 Cambaceres logra finalmente consagrarse campeón de la C y jugar en la B por primera vez, lo que le permite retornar a la tercera división, donde permanece 5 años. En la temporada 1995/96 desciende tras perder en el Torneo Reclasificatorio contra Midland, pero tras 3 temporadas en Primera C se consagra campeón absoluto en el campeonato 1998/99 al ganar el Torneo Apertura y el Clausura y retorna a la Primera B donde logra su estadía más extensa hasta el momento ya que juega en dicha divisional ininterrumpidamente durante 9 años, hasta la temporada 2007/08, cuando desciende nuevamente
A partir de ese momento intentó, sin éxito, retornar a la tercera división. Luego de mantener la categoría milagrosamente en la temporada 2016/17, venciendo en un desempate a Argentino de Merlo, en la temporada 2017/18 finalmente descendió y retornó a la Primera D, aunque es la primera vez en su historia que la disputa siendo esta la quinta categoría.
La historia y la proximidad geográfica señalan como clásico rival al Club Atlético Villa San Carlos, fundado en la vecina Berisso en el año 1925 y que también disputa los torneos de AFA. Empero, la dirigencia de Defensores de Cambaceres llamó reiteradamente a la cordialidad y el abrazo fraterno entre los hinchas y simpatizantes de ambos clubes, con el argumento invariable de que así debe ser. En la historia de ambas instituciones se han registrado 17 partidos oficiales entre sí de los que el club de Ensenada ganó 8 empató 6 y perdió 3.
