Quattro anni dopo la fondazione del Club Alpino, avvenuta a Torino nel 1863 ad opera di Quintino Sella e Bartolomeo Gastaldi, e un anno dopo che Aosta aveva aderito a questa iniziativa, il 25 giugno 1867 con l’approvazione del regolamento nasce la Succursale di Varallo Sesia (Vercelli). Con la data di fondazione 1867, Varallo è la terza sezione più antica d’Italia e ha sul suo territorio gli ineguagliabili paesaggi del Monte Rosa, della Valsesia ed alcune tra le ascensioni più famose.
In quell’anno l’associazione prese il nome attuale di Club Alpino Italiano.
Il primo congresso del giovane club si tenne il 28 agosto 1869 a Varallo Sesia. Il CAI Varallo Sesia contribuì in modo determinante a consolidare il sodalizio negli anni dell’Ottocento. Orazio Spanna, Antonio Grober, Basilio Calderini, furono Presidenti Generali, mentre Giuseppe Farinetti fu Vicepresidente. Collaboratore di Quintino Sella, nel C.A.I. come in Parlamento, fu anche Costantino Perazzi.
Nel 1876 venne inaugurato, sulle rocce del Garstlet, un piccolo ricovero, che dopo numerosi rifacimenti ed ampliamenti diverrà la Capanna Giovanni Gnifetti, ancora oggi punto focale delle ascensioni al Monte Rosa, costantemente rinnovata.
Nel 1932, un anno dopo la costituzione del Comitato Scientifico Centrale guidato da Ardito Desio, nacque la Commissione scientifica della Sezione per iniziativa di Carlo Guido Mor.
Dopo il 1945 si dovette mettere mano alla ricostruzione di alcuni rifugi devastati dalle vicende belliche. Nacquero le Sottosezioni e negli anni ’70 molte nuove Commissioni. Negli stessi anni si realizzò il Rifugio Pastore all’Alpe Pile, adattando e ristrutturando alcune baite.
Nel 1970 nacque il Coro Varade e la Commissione alpinismo e sci alpinismo.
Il CAI Varallo gestisce ancora oggi i rifugi custoditi Gnifetti, Pastore, Carestia, Crespi-Calderini, e, a seguito della grande capacità ed esperienza acquisita negli anni, gestisce, per conto della Sede centrale del C.A.I., la Capanna Osservatorio Regina Margherita sulla punta Gnifetti del Rosa,.
Ha inoltre la proprietà delle Capanne incustodite Gugliermina (ex Valsesia), e Resegotti, dei bivacchi Giordano (Balmenhorn) e Ravelli e di diversi punti d’appoggio incustoditi (alpe Campo in Artogna, alpe Toso, alpe Mud superiore, alpe Cavaione, alpe Salei, alpe Helo, alpe Sella alta).
Molto interessante è anche la Biblioteca del CAI Varallo intitolata a Italo Grassi.
La Sezione detiene inoltre, dal 1993, in un edificio del 1500, il Museo Carestia-Tirozzo a Fobello che vanta una collezione di 662 fogli originali dell’Erbario dell’Abate Antonio Carestia e alcuni costumi tradizionali di Fobello.
Al 31 dicembre 2023, la Sezione di Varallo conta 2.772 soci ed esattamente 1642 ordinari (tra cui 144 juniores), 650 familiari, 477 giovani e 3 vitalizi,