Η επιστροφή της ομάδας στα γήπεδα της Γ’ Εθνικής Κατηγορίας, και ειδικότερα στον 1ο Όμιλο Βορρά, έλαβε χώρα το φθινόπωρο του 2013. Τον Όμιλο συγκρότησαν για την περίοδο 2013-14 δώδεκα ομάδες συνολικά. Η Α.Ε.Λ. ολοκλήρωσε τις αγωνιστικές της υποχρεώσεις στην 7η θέση του βαθμολογικού πίνακα, ενώ ο απολογισμός της χρονιάς ήταν 11 νίκες και 11 ήττες. Προπονητής της ομάδας τη χρονιά αυτή εξακολουθούσε να είναι ο Παπαδόπουλος, ενώ παραγωγικότερος σκόρερ για την ομάδα αναδείχθηκε ο Νίκος Τσούτσος (348 πόντοι).
Την επόμενη χρονιά, 2014-15, αποτέλεσε ξανά κομμάτι του 1ου Ομίλου Βορρά της Γ’ Εθνικής τον οποίο, ωστόσο, συνέθεσαν αυτή τη χρονιά 14 ομάδες. Μετά από εξαιρετική πορεία η θεσσαλική ομάδα κατέκτησε το Πρωτάθλημα, κλείνοντας τη χρονιά με 25 νίκες και 1 μόλις ήττα. Παράλληλα απέκτησε το δικαίωμα συμμετοχής στην αμέσως ανώτερη κατηγορία το επόμενο φθινόπωρο.
Την αγωνιστική περίοδο 2015-16 η Α.Ε.Λ. δήλωσε συμμετοχή στον Όμιλο Βορρά της Β’ Εθνικής, διεκδικώντας την άνοδο απέναντι σε 14 αντιπάλους. Ολοκλήρωσε τις αγωνιστικές της υποχρεώσεις για την κανονική περίοδο στη 2η θέση του βαθμολογικού πίνακα, πίσω από τον πρωτοπόρο Αίολο Αστακού. Η συγκομιδή της ήταν 20 νίκες σε 28 αγώνες. Στη συνέχεια έλαβε μέρος σε αγώνα μπαράζ με τη δεύτερη ομάδα του Ομίλου Νότου, τον Αμύντα Δάφνης-Υμηττού. Στο παιχνίδι, το οποίο έκρινε ένα εισιτήριο για την Α2 Εθνική, η ομάδα της Αττικής επικράτησε της Α.Ε.Λ. με σκορ 87-81, αφήνοντας τη θεσσαλική ομάδα πρώτη επιλαχούσα για άνοδο σε περίπτωση που προέκυπταν κενές θέσεις. Πράγματι, τον Ιούλιο του 2016 η Ελληνική Ομοσπονδία Καλαθοσφαίρισης ανακοίνωσε ότι στην Α2 Εθνική Κατηγορία του επόμενου φθινοπώρου θα συμμετείχαν 16 ομάδες αντί για 14 που αναμενόταν, κάτι που οδήγησε στον προβιβασμό της Α.Ε.Λ.. Στην ψηφοφορία που διοργανώνει κάθε χρόνο ο ιστότοπος InfoBasket.gr ανάμεσα στους προπονητές των ομάδων του Ομίλου Βορρά, ο αθλητής της ομάδας, Κώστας Σαριμπαλίδης βρέθηκε στην κορυφαία πεντάδα του Πρωταθλήματος, ενώ, σύμφωνα με την ιστοσελίδα Eurobasket.com, ο Γιάννης Μαλτέσιος ήταν ο κορυφαίος αμυντικός παίκτης του Ομίλου.
Παρόλο που υπήρξαν προτάσεις συμμετοχής της Α.Ε.Λ. σε κάποια από τις χαμηλότερες εθνικές κατηγορίες, οι νέοι διαχειριστές της τύχης της αποφάσισαν την αναδημιουργία του τμήματος ουσιαστικά από το μηδέν. Υπό την καθοδήγηση του προπονητή Αβραάμ Παπαδόπουλου και βασισμένη σε παίκτες προερχόμενους από τις υποδομές της και κάποιους εμπειρότερους που διατηρούσαν ισχυρούς συναισθηματικούς δεσμούς με την ομάδα, η Α.Ε.Λ. δήλωσε συμμετοχή στο Πρωτάθλημα της Α2 Κατηγορίας Ανδρών που διοργανώνει η Ένωση Σωματείων Καλαθοσφαίρισης Θεσσαλίας.
Τις αγωνιστικές περιόδους 2010-11 και 2011-12 η Α.Ε.Λ. συμμετείχε στο Πρωτάθλημα της Α2 Κατηγορίας πετυχαίνοντας εν τέλει την άνοδο στην Α1 Τοπική Κατηγορία. Τις περιόδους αυτές ο σύλλογος χρησιμοποιούσε ως έδρα το Κλειστό Γυμναστήριο Ε.Α.Κ.Λ. Αγίου Θωμά, χωρητικότητας 300 θέσεων.
Την επόμενη χρονιά, 2012-13, η Α.Ε.Λ. συμμετείχε στο Πρωτάθλημα της Α1 Κατηγορίας και ειδικότερα στο 2ο Όμιλο. Απέναντι σε 10 αντιπάλους συγκέντρωσε 16 νίκες και 2 ήττες στην Κανονική Περίοδο τερματίζοντας στην 1η θέση της βαθμολογίας. Μετά την ολοκλήρωση της Κανονικής Περιόδου ακολούθησε διαδικασία Play-offs σε ουδέτερα γήπεδα όπου τα δύο πρώτα σωματεία του κάθε ομίλου συναντήθηκαν σε νοκ-αουτ αγώνες χιαστί, ήτοι το πρώτο σωματείο του Α’ Ομίλου με το δεύτερο του Β’ Ομίλου και το πρώτο σωματείο του Β’ Ομίλου με το δεύτερο του Α’ Ομίλου. Η ομάδα της Λάρισας επικράτησε του Ολυμπιακού Βόλου με σκορ 65-55 περνώντας στον Τελικό. Εκεί συνάντησε το νικητή του έτερου ζεύγους, Γ.Σ. Βόλου. Πετυχαίνοντας νίκη με σκορ 78-72 κατέκτησε το Πρωτάθλημα καθώς και το εισιτήριο επιστροφής στις Εθνικές Κατηγορίες. Την ίδια περίοδο ο σύλλογος αγωνίστηκε και σε ένα παιχνίδι για το Κύπελλο Ανδρών της Ε.Σ.ΚΑ.Θ. στο οποίο ηττήθηκε με σκορ 55-50 από τους Μάγους Τρικάλων.
Τον Αύγουστο του 2009, υπό την προεδρία του Μανώλη Λελούδα, αποφασίστηκε η συγχώνευση του ανδρικού τμήματος του Α.Ε.Λ. 1964 – Γ.Σ. με το αντίστοιχο της Ολύμπιας Λάρισας το οποίο είχε τερματίσει την προηγούμενη άνοιξη στην 11η θέση της Α1 Εθνικής, εξασφαλίζοντας την παραμονή του σε αυτή. Οι δύο ομάδες αγωνίστηκαν στο Πρωτάθλημα της περιόδου 2009-10 ως ενιαίος σύλλογος με την ονομασία Γυμναστικός Σύλλογος Ολύμπια Λάρισας. Το όνομα του νέου συλλόγου αποτελεί συνδυασμό των παλαιών ονομάτων: πριν το «Ολύμπια Λάρισας» προστέθηκε το «Γυμναστικός Σύλλογος». Του σχήματος ηγήθηκε η δημοτική αρχή της Λάρισας (επί δημαρχίας Κώστα Τζανακούλη).
Ωστόσο ούτε αυτή η απόπειρα να διατηρηθούν οι τρεις ομάδες της Λάρισας μέσω ενοποίησης στην κορυφαία Κατηγορία απέδωσε τους αναμενόμενους καρπούς: ο κοινός σύλλογος συγκέντρωσε 4 νίκες και 22 ήττες με αποτέλεσμα να καταταγεί στη 14η και τελευταία θέση, πέφτοντας οριστικά σε χαμηλότερα Πρωταθλήματα.[18] Στη διοργάνωση του Κυπέλλου Ελλάδος η ομάδα αγωνίστηκε απευθείας στη «Φάση των 16» όπου ηττήθηκε και αποκλείστηκε από τα Τρίκαλα με σκορ 57-82.
Η αποτυχία του εγχειρήματος οδήγησε στη νέα διάσπαση των τριών συλλόγων (Ολύμπιας, Γυμναστικού και Α.Ε.Λ.) και στη σταδιακή επιστροφή τους στο οικείο τους τοπικό πρωτάθλημα για την απαλλαγή τους από τις οικονομικές τους oφειλές.
Στα τέλη Μαΐου του 2006 το ανδρικό τμήμα της Α.Ε.Λ. συγχωνεύτηκε με το αντίστοιχο του Γυμναστικού Σύλλογου Λάρισας (έτος ίδρυσης 1928) που λάμβανε μέρος τότε στο Πρωτάθλημα της Α1 Εθνικής Κατηγορίας. Υπήρξαν φωνές αντιδράσεων καθώς μερίδα των φιλάθλων των δύο ομάδων θεώρησαν πως η ένωση θα επιφέρει και απώλεια της ταυτότητας των δύο συλλόγων, ωστόσο η διαδικασία προχώρησε εφόσον θεωρήθηκε πως με τη συγχώνευση θα τεθούν οι βάσεις για να πρωταγωνιστήσει η ομάδα στην Κατηγορία αντί να περιορίζεται στη μάχη της παραμονής. Ο νέος σύλλογος έλαβε την ονομασία Α.Ε.Λ. 1964 – Γ.Σ.
Την αγωνιστική περίοδο 2006-07 ο σύλλογος εντάχθηκε βάσει προγράμματος στο δυναμικό της Α1 Εθνικής μαζί με 13 ακόμη ομάδες. Κατά τη λήξη της κανονικής περιόδου η ομάδα είχε συγκεντρώσει 8 νίκες και 18 ήττες, όσες και το Αιγάλεω. Βάσει των επόμενων κριτηρίων κατάταξης η ομάδα της Λάρισας τοποθετήθηκε υψηλότερα και συγκεκριμένα στην 11η θέση. Αυτή ήταν και η τελική για το σύλλογο εφόσον δεν κατάφερε να μπει στη διαδικασία των Play-offs. Στο θεσμό του Κυπέλλου Ελλάδος ο τελευταίος αγωνίστηκε απευθείας στη «Φάση των 16» όπου και απέκλεισε το Αιγάλεω με σκορ 80-72. Στους Προημιτελικούς ηττήθηκε με σκορ 67-86 από το Κολοσσό Ρόδου γνωρίζοντας τον αποκλεισμό από τη συνέχεια.
Την επόμενη χρονιά, 2007-08 ο Α.Ε.Λ. 1964 – Γ.Σ. είχε στο Πρωτάθλημα της Α1 Εθνικής απολογισμό 11 νίκες και 15 ήττες. Ολοκλήρωσε τις αγωνιστικές του υποχρεώσεις στη 10η θέση, με ασφάλεια πάνω από τη ζώνη του υποβιβασμού, αλλά αποτυγχάνοντας ξανά να μπει στα Play-offs. Στη διοργάνωση του Κυπέλλου συμμετείχε μόλις σε ένα παιχνίδι, στα πλαίσια της «Φάσης των 16» όπου ξεκίνησε και πάλι, στο οποίο του επιβλήθηκε η Α.Ε.Κ. με σκορ 60-74.
Η περίοδος 2008-09, οπότε αγωνίστηκε επίσης στην Α1 Εθνική, ήταν απογοητευτική για το σύλλογο στο αγωνιστικό κομμάτι. Συγκεκριμένα πέτυχε μόλις 2 νίκες σε σύνολο 26 αγώνων, εντός έδρας απέναντι στην Α.Ε.Κ. και τα Τρίκαλα 2000. Κατετάγη στη 14η και τελευταία θέση και προφανώς υποβιβάστηκε. Σε ό,τι αφορά το Κύπελλο, η ομάδα της Λάρισας ξεκίνησε νικηφόρα απέναντι στον Πανερυθραϊκό με σκορ 77-86 στην παράταση, για να αποκλειστεί στα Προημιτελικά από την Α.Ε.Κ. με σκορ 70-74.
Την αγωνιστική περίοδο 2002-03 η ομάδα της Λάρισας τοποθετήθηκε εκ νέου στον 1ο Όμιλο Βορρά τον οποίο και συνέθεσαν 14 ακόμη σύλλογοι. Η Α.Ε.Λ. ολοκλήρωσε τις αγωνιστικές της υποχρεώσεις για τη χρονιά αυτή στην 4η θέση με 17 νίκες και 9 ήττες ισοζύγιο. Τονίζεται πως οι ομάδες της Γ’ Εθνικής είχαν τότε το δικαίωμα συμμετοχής στα Κύπελλα των τοπικών τους Ενώσεων αλλά όχι στο Κύπελλο Ελλάδος.
Την επόμενη χρονιά, 2003-04 ο σύλλογος συνέχισε την καλή του πορεία στον ίδιο Όμιλο πετυχαίνοντας μία νίκη περισσότερη (18-8). Στην τελική κατάταξη ισοβάθμισε με την ομάδα των Αμπελοκήπων Θεσσαλονίκης, ωστόσο τοποθετήθηκε βάσει των επόμενων κριτηρίων υψηλότερα από αυτή και συγκεκριμένα στην 3η θέση.
Η επόμενη περίοδος, 2004-05, αποδείχθηκε λιγότερο επιτυχημένη. Η Α.Ε.Λ. τερμάτισε 10η σε σύνολο 14 ομάδων, έχοντας συλλέξει 10 νίκες και 16 ήττες. Παρ’ όλα αυτά βρέθηκε πάνω από τη ζώνη του υποβιβασμού ανανεώνοντας την παρουσία της στη Γ’ Εθνική και για το επόμενο φθινόπωρο.
Την αγωνιστική περίοδο 2005-06 ο σύλλογος ανέκαμψε σκαρφαλώνοντας στην 3η θέση της τελικής βαθμολογικής κατάταξης, πάντα απέναντι σε 13 αντιπάλους. Ο απολογισμός της χρονιάς ήταν 18 νίκες και 8 ήττες, που δεν στάθηκαν όμως αρκετές για να του εξασφαλίσουν την άνοδο στη Β’ Εθνική.
Η πρώτη παρουσία του συλλόγου στις Εθνικές Κατηγορίες καταγράφεται το φθινόπωρο του 2000, μετά από την κατάκτηση του τίτλου του Πρωταθλητή στην κορυφαία κατηγορία της Ε.Σ.ΚΑ. Θεσσαλίας την περίοδο 1999-00.
Ειδικότερα την αγωνιστική περίοδο 2000-01 η Α.Ε.Λ. τοποθετήθηκε με 13 ακόμη ομάδες στον 1ο Όμιλο Βορρά της Γ’ Εθνικής Κατηγορίας. Στη διάρκεια της χρονιάς η απόδοσή της κινήθηκε σε χαμηλά επίπεδα, με αποτέλεσμα να συλλέξει μόλις 6 νίκες σε 26 αγώνες. Στον τελικό βαθμολογικό πίνακα βρέθηκε στη 13η και προτελευταία θέση, γνωρίζοντας τον υποβιβασμό.
Η παραμονή της, εντούτοις, στο τοπικό πρωτάθλημα αποδείχθηκε βραχυπρόθεσμη καθώς την περίοδο 2001-02 κατέκτησε εκ νέου την κορυφή στο Πρωτάθλημα της Θεσσαλίας, λαμβάνοντας το εισιτήριο της επιστροφής στη Γ’ Εθνική Κατηγορία.