Lata 1988–1994 Druga przygoda z zapleczem ekstraklasy trwała krócej niż pierwsza. Po roku obecności w II lidze klub powrócił na lokalne podwórko, pomimo iż wyszedł zwycięsko m.in. z meczu w Olsztynie z późniejszym zwycięzcą rozgrywek Zagłębiem Sosnowiec. Do miejsca gwarantującego pozostanie w II lidze olsztyńskim piłkarzom zabrakło czterech punktów. Po powrocie do III ligi klub zajął 5. pozycję w rozgrywkach. Rok później ustąpił w tabeli tylko stołecznej Polonii i dzięki temu, że druga pozycja również gwarantowała awans do II ligi, powrócił na zaplecze ekstraklasy.
Sezon 1991/1992 Stomil zakończył na 12. miejscu. Po raz kolejny piłkarze musieli walczyć do ostatniej kolejki o utrzymanie się w II-ligowych rozgrywkach. Rok później klub zajął zdecydowanie wyższą pozycję w tabeli. Po rozgromieniu m.in. późniejszego beniaminka ekstraklasy Polonii Warszawa (4:0) czy Korony Kielce (6:0) i Avii Świdnik (5:0) drużyna uplasowała się na 5. miejscu. Historycznym sezonem okazały się jednak rozgrywki z lat 1993/1994, kiedy to zespół pod wodzą trenerów Bogusława Kaczmarka i Józefa Łobockiego wywalczył historyczny awans do ekstraklasy, wyprzedzając w tabeli m.in. odwiecznego rywala Petrochemię Płock oraz takie zespoły jak Motor Lublin, Jagiellonia Białystok czy GKS Bełchatów.