Juna 1980. kao trećeplasirana ekipa u sezoni 1979/80. nacionalnog prvenstva stiče pravo učešća u UEFA kupu, u kome će veoma uspešno nastupati još dve sezone odigravši širom Evrope 13 utakmice sa renomiranim klubovima poput Hamburgera, Napolija, Dandi junajteda, Grashopersa, Fejenorda, Az Alkmara i drugih. U prvom učešću klub je stigao do osmine finala, a 1982. godine, u drugoj sezoni učešća u evropskim takmičenjima, je ostvario svoj najveći uspeh stigavši do polufinala UEFA kupa. U polufinalnom dvomeču bolji je bio nemački Hamburger, nakon pobede od 2:1 u Nišu, Radnički je ubedljivo sa 5:1 poražen na gostujućem terenu. Radnički u sezoni1982/83. zauzima četvrto mesto i tako po treći put obezbeđuje učešće u UEFA kupu za nastupajuću sezonu 1983/84., kada kao i prvog puta, stiže do osmine finala.Kraj ovog najuspešnijeg perioda u klupskoj istoriji dolazi u sezoni 1984/85., kada klub kao poslednjeplasirani ispada u niži rang