W 1967 po zmianie nazwy na Awtomobilist Żytomierz klub najpierw zwyciężył w strefie 1 Ukraińskiej SRR Klasy B, a potem był najlepszym w turnieju finałowym, zdobywając awans do 2 grupy Klasy A. W 1970 po kolejnej reformie systemu lig, klub ponownie został zdegradowany do poziomu III. Liga w 1971 roku przyjęła nazwę Wtoraja liga. W 1977 klub zmienił nazwę na Spartak Żytomierz. Od roku 1989 ponownie klub nazywał się Polissia Żytomierz. W latach 1990–1991 zespół grał we Wtoroj nizszej lidze.
Od początku rozgrywek w niepodległej Ukrainie klub debiutował w sezonie 1992 w rozgrywkach Perszej lihi. W sierpniu 1992 zmienił nazwę na Chimik Żytomierz. Jedynie w sezonach 1992/93 oraz 2000/01 występował w Druhiej lidze. Latem 1997 roku klub ponownie przyjął nazwę Polissia Żytomierz.
Po zakończeniu sezonu 2003/04, w którym zespół zajął ostatnie 18.miejsce w Perszej lidze i miał spaść z ligi, ale tak jak klub Zirka Kirowohrad został zdegradowany z Wyższej lihi do Drugiej lihi zespół uratował się przed spadkiem. Jednak już w następnym sezonie 2004/05 klub zakończył tylko rundę jesienną, po czym zrezygnował z dalszych rozgrywek i został rozwiązany w 2005 roku.