Na zjeździe PZPN w grudniu 1946 roku podjęto uchwałę o utworzeniu ekstraklasy. Zgodnie z tą decyzją, w następnym sezonie, odbyły się spotkania eliminacyjne o awans do I ligi. Uczestniczyło w nich dwadzieścia osiem zespółów podzielonych na trzy grupy. Radomiak znalazł się w grupie drugiej z następującymi drużynami: AKS Chorzów, Cracovia Kraków, Reymer Niedobczyce (Rybnik), RKU (Zagłębie) Sosnowiec, Pomorzanin Toruń, Gedania Gdańsk, Orzeł Gorlice, ZZK Łódź, Gróchów Warszawa. Radomiak w 18. spotkaniach zgromadził osiemnaście oczek i zajął ostatecznie czwarte miejsce. Do trzeciej lokaty gwarantującej awans do I ligi, zabrakło zielonym "tylko" czterech oczek. Awans do I ligi wywalczyły AKS Chorzów, Cracovi Kraków i Reymer Niedobczyce (Rybnik). Tuż przed rozpoczęciem sezonu miały miejsce dwa istotne fakty. Po wielu miesiącach starań działaczom Radomiaka udało się wydzierżawić - należący przed wojną do PTG Sokół teren przy ul. Kozienieckiej (dzisiaj Struga) oraz nastąpiło połączenie zielonych z innym czołowym klubem Radomia - Garbarzem.
Rok 1947 zapisał się w sposób szczególny w historii Radomiaka, bowiem Marian Czachor jako pierwszy i jedyny jak do tej pory zawodnik Radomiaka dostąpił zaszczytu występu w pierwszej reprezentacji Polski. Miało to miejsce 19. lipca 1947 roku podczas międzypaństwowego spotkania z Rumunią, przegranego przez Polaków 1:2. Za partnerów w ataku miał m.in. Władysława Giergiela i Mieczysława Gracza z Wisły Kraków, Herberta Kulawika z Polonii Bytom oraz samego Gerarda Cieślika z Ruchu Chorzów. Selekcjonerem był wówczas Henryk Reyman. Maryś rozegrał dobre spotkanie, a po jednym z jego zagrań bramkę dla Polski strzelił Gerard Cieślik.
Ustabilizowany skład oraz pozyskanie nowego szkoleniowca - jedynego jak dotychczas obcokrajowca Rudolfa Vytlacila, napawało optymizmem radomskich kibiców przed rozpoczęciem nowego sezonu. Był on wyjątkowo długi. Trwał pond dwanaście miesięcy i składał się z dwóch faz. W pierwszej zieloni wywalczyli miano najlepszej drużyny w podokręgu radomskim. Pozwoliło im to na udział w centralnych rozgrywkach, które miały wyłonić zespoły awansujące do I ligi, jak również te, które w następnym sezonie utworzą po raz pierwszy ogólnopolską II ligę. Radomiak wywalczył pierwsze miejsce w grupie eliminacyjnej pozostawiając w pobitym polu Ostrovię Ostrów Wielkopolski, Polonię Świdnica i Gwardię (Arkonię) Szczecin. W decydującej rozgrywce zabrakło do szczęścia jednego, jedynego punktu. Radomiak zajął 3. miejsce ustępując Lechii Gdańsk i Szombierkom Bytom. Na osłodę pozostał radomianom awans do II ligi.
Właśnie w 1949 roku na pewien czas zmieniła się nazwa klubu. Wszystko przez uchwałę Biura Politycznego KC PZPR w sprawie kultury fizycznej i sportu. Utworzono 9 zrzeszeń związkowych, a kluby otrzymały nazwy z klucza. Radomiak z początkiem lat 50-tych występował pod firmą Związkowiec Radom, a później Włókniarz Radom by z końcem 1956 roku wrócić do dawnej nazwy. Wracając do ligowych wydarzeń, to radomianie w II lidze występowali przez cztery sezony. Przez ten okres do najlepszych zawodników zaliczali się: Marian Więcaszek, Aleksander Czachor, Marian Czachor, Ryszard Pyziak, Józef Gibaszewski, Jerzy Gniewek, Henryk Roszczyk, Ludwik Adamczyk, Henryk Tworek, Stanisław Klocek, Tadeusz Rusinowicz, Marian Ciupa, Józef Pacek, Marian Sułek i Kazimierz Pyziak.