Fue creada en 1943 bajo la dirección de Joan Lamote de Grignon. En su dilatada vida musical hay que destacar salidas al extranjero, como la de Francia e Inglaterra (1950), Italia y Turquía con M. Rostropóvich como solista (1996), Alemania (2002) y Austria y Chequia con Joaquín Achúcarro al piano (2008) además de actuaciones en los festivales internacionales Schleswig-Holstein y Tage der neuer Musik de Zurich. Han sido directores titulares H. von Benda, N. Annovazzi, H. Unger, J. Iturbi, E. García Asensio, P. Pirfano, García Navarro, L. Martínez Palomo, B. Lauret, M. Galduf y Miguel A. Gómez-Martínez. Desde octubre de 2005 el Director Titular y Artístico de la Orquesta es Yaron Traub.
Entre los directores invitados figuran A. Argenta, C. Krauss, H. Unger, J. Martinon, S. Celibidache, R. Chailly, V. Fedoseyev, K. Penderecki, Y. Menuhin, P. Maag, H. Rilling, Y. Temirkanov, J. López Cobos, G. Albrecht, F. P. Decker, R. Frübeck de Burgos, G. Herbig, A. Litton, Z. Mehta, G. Noseda, J. Panula, G. Pehlivanian, M. Plasson, C. Rizzi, P. Steinberg, W. Weller, etc. Entre los solistas que han colaborado con la formación destacan, Barenboim, Brailowski Buchbinder, Iturbi, Hahn, Harrell, Kremer, Lupu, Maiski, Mintz, Oistrakh, Pires, Pogorelich, Rachlin, Rostropóvich, Rubinstein, Segovia, Shaham, Sokolov, Stern, Szeryng, Vengerov, Volodos, Yepes o Zabaleta.
En el capítulo de voces, la Orquesta ha acompañado a V. de los Ángeles, Arteta, Bayo, Behrens, Berganza, Bruson, Caballé, Cotrubas, van Dam, Domingo, Freni, Gedda, Jerusalem, Meier, Marton, Obraztsova, Ramey, Rysanek, Scotto, Stade, Varady, Voigt, etc. Ha realizado estrenos absolutos de C. Cano, Mira, Llácer Pla, Blanquer, Evangelista, Marco, de Pablo, Halffter, García Abril, López Artiga, L. Magenti, etc, con especial mención para el estreno de la ópera Maror del maestro Palau.
Su discografía comprende registros con J. Iturbi actuando como solista y director (obras de Beethoven, Liszt, Falla, Turina…), grabaciones en las que interpreta obras de Albéniz, Serrano, Padilla, Palau, Garcés, Esplá, Rodrigo, M. Salvador y Llácer Pla, así como varias zarzuelas de Serrano, Chapí y Penella. La Orquesta tiene su sede en el Palau de la Música de Valencia.