En 1951, el C.D. Fábrica Nacional de Palencia, conocido como C.D. Palencia desde hacía tres años, descendió a categoría nacional después de una lastimosa fase de permanencia de la que se retiró por sus problemas económicos. En la temporada 1951-1952 se encontró con otros cinco clubs capitalinos: la Gimnástica, el S.D.U. Castilla, el Deportivo Piel, el Avenida de Santander y el Fábrica de Armas, si bien este último se retiró después de la primera jornada. De ellos, el de mayor solera era el Castilla, fundado allá por 1928, incluso antes que el C.D. Palencia. El campeonato correspondió a la Gimnástica, aunque no le sirvió para ascender a Tercera División, al pasar la provincia de Palencia de la Federación Astur-Montañesa a la Oeste. El 16 de Julio se debió celebrar una reunión entre los presidentes de todos los clubs palentinos, con el objetivo de crear un único club con suficiente potencial para participar en Tercera, pero la ausencia del presidente de la Gimnástica, Martín Martínez Mediavilla, lo impidió.

Para el curso siguiente sólo sobrevivieron la Gimnástica y el Castilla, a los que se unieron el Rayo de Palencia y el Atlético, este último creado sobre las cenizas del Avenida de Santander, contando con varios ex-jugadores del C.D. Palencia y autoproclamándose sucesor suyo y referente de la afición palentina. En 1953 el Castilla quedó campeón, pero no consiguió ascender, al caer eliminado por el Júpiter Leonés; un año más tarde, ya sin la presencia de la Gimnástica, el campeón fue el Atlético que, tras superar varias fases, acabó ascendiendo a Tercera División. En el mes de Julio, la Federación decidió ampliar la Tercera, viéndose beneficiado el Castilla, al que se le ofreció una plaza en la categoría.

Aquí empezaron los problemas. El Rayo anunció su desaparición para no debilitar a sus rivales locales, y el Atlético ofreció al Castilla la fusión para crear un único club que afrontase la categoría nacional con garantías. En esta ocasión, fueron los castillistas los que rechazaron la oferta, con lo que, por primera vez en la historia, dos equipos palentinos jugarían en Tercera División. Se sucedieron tres años, a lo largo de los cuales los ofrecimientos de fusión y sus consiguientes rechazos irían pasando de una entidad a la otra, hasta que, en Mayo de 1958 el Castilla dio con sus huesos en Regional.
Los desencuentros entre ambas entidades habían llegado a su punto álgido un año antes, cuando el Atlético ofreció al Castilla la fusión un 4 de Agosto, cuando su Asamblea lo había aprobado el 24 de Mayo. La directiva acusó recibo, mostrando su extrañeza por el retraso en la petición y, diez días más tarde, los socios rechazaron la oferta.

Dos años estuvo el Castilla en categoría regional, hasta que logró nuevamente el ascenso en Marzo de 1960, tras eliminar a la Ferroviaria de Valladolid. A partir de aquí, se precipitaron los acontecimientos. El 21 de Mayo, el Atlético informó de que el día 10 se celebró una reunión con la directiva del Castilla, ofreciéndole la fusión. Tres días más tarde, contestó el presidente de esta entidad, mostrando su posición favorable a la fusión “siempre que se realice en forma correcta y reglamentaria” y después de consultar con sus socios.
Se celebró la Asamblea de socios del Castilla en el mes de Junio, y al llegar al punto del orden del día relativo a la fusión “un no general, rotundo y jaleado, fue la rúbrica de tan debatido tema”, según palabras textuales del corresponsal de Marca en Palencia.

Pero la cosa no acabó aquí, y entró en liza un tercero en discordia: el Ayuntamiento. Un representante municipal informó a ambos clubs en el mes de Julio del deseo de la corporación de ver una sola entidad futbolística en Palencia. Además, a modo de “concurso”, solicitó propuestas de mejora del Estadio de La Balastera, que sería cedido al club que presentara la más interesante. El Atlético planteó un proyecto faraónico, jamás realizado, que incluía velódromo, hipódromo e incluso piscinas; el Castilla, no participó. El 30 de Julio, el Ayuntamiento aprobó la cesión de La Balastera al Atlético por cinco años, e instó al Castilla a llegar a un acuerdo con dicho club para poder utilizar el estadio municipal. Bien porque la oferta del Castilla fuese muy baja, o bien porque las pretensiones del Atlético fuesen muy elevadas, el acuerdo entre ambas partes resultó imposible, por lo que solicitaron la mediación del Ayuntamiento.

El 21 de Agosto a las 12 de la mañana, se reunió el Alcalde, Juan Mena de la Cruz, con los presidentes de ambas entidades, Baudelio Gutiérrez por el Atlético, y José Vidal por el Castilla, acompañados cada uno por dos directivos de su club, y en presencia también del concejal de Festejos. Entraron ambas partes enfrentadas a la reunión y, oficialmente, salieron con el acuerdo de fusión bajo el brazo, acordándose llamar al nuevo club Palencia Club de Fútbol, dejando para más adelante los pormenores de dicha fusión. Tres días más tarde, se celebró una nueva reunión, otra vez con el Alcalde como intermediario, en la que se concretó que el presidente sería Baudelio Gutiérrez, que presidiría una directiva basada en la del Atlético, incorporando a las personas del Castilla que considerase oportunas.

El hecho fue que la directiva del Atlético en pleno continuó su labor en el Palencia C.F., sin incorporar a ningún miembro de la del Castilla. La plantilla siguió siendo la que había hecho la pretemporada con el Atlético, sin incorporar a ningún jugador del Castilla. Incluso, el 3 de Septiembre, la directiva del nuevo club se vio obligada a publicar una nota de prensa, disculpándose ante los socios del antiguo Castilla por no haberles permitido la entrada al partido de viejas glorias que se celebró el día anterior, y achacando el problema al retraso de la directiva castillista en entregar su lista de socios, y al hecho de que estos no canjearan sus carnets en la sede del club en días anteriores, ya que no se podía hacer en las taquillas de La Balastera.

La fusión consiguió sus objetivos en cuanto a conseguir el apoyo oficial de las instituciones y provinciales, pero el público siguió sin acudir en la cantidad deseada a La Balastera. Cuando tres años más tarde el Palencia se clasificó para jugar la fase de ascenso a Segunda, se dijo que la eliminatoria ante el Badalona se “vendió”, al ver la directiva que la afición no respondía en número suficiente.

En verano de 1963, antiguos directivos del Castilla, fundaron un nuevo club, el Castilla C.F. que, un año más tarde, pasó a ser el primer club local, al desaparecer el Palencia C.F., formando una plantilla que tardó un año más en ascender a Tercera. Tampoco consiguió este club el apoyo de los aficionados y, tres años más tarde, descendió a regional. Llegó así el año 1968 en el que se refundó el Palencia C.F. de la mano de Bonifacio Aguayo, y volvieron los derbis Palencia – Castilla, aunque sólo durante una temporada, porque los morados consiguieron el ascenso a Tercera.

En 1971, llegó un nuevo acuerdo, por el que el Castilla C.F. se convirtió en filial del Palencia C.F. y cambió su nombre, paradojas del destino, por Atlético de Palencia. En 1975, plenamente integrado ya en el organigrama morado, se convirtió en Palencia C.F. Promesas, hasta su desaparición en 1980, cuando el Cristo Olímpico, recién ascendido a Tercera, pasó a ser el nuevo filial del Palencia.