Pierwszy koncert w wykonaniu Filharmonii Warszawskiej odbył się 5 listopada 1901 roku w nowo wybudowanym gmachu. Orkiestrą dyrygował współzałożyciel Filharmonii, jej pierwszy dyrektor muzyczny i dyrygent, Emil Młynarski, a jako solista wystąpił Ignacy Jan Paderewski. Już przed I wojną światową i w okresie międzywojennym Filharmonia stała się głównym ośrodkiem życia muzycznego w Polsce oraz jedną z ważniejszych instytucji muzycznych w Europie.

W pierwszych latach po II wojnie światowej koncerty orkiestry odbywały się w teatrach i halach sportowych. 21 lutego 1955 roku w miejsce wcześniejszej siedziby, zniszczonej nalotami niemieckimi, otrzymała nowy gmach i status Filharmonii Narodowej. Pod kierownictwem Witolda Rowickiego odzyskała swój prestiż wiodącego zespołu symfonicznego w Polsce. W latach 1955–1958 funkcję dyrektora artystycznego sprawował Bohdan Wodiczko, by przekazać ją ponownie Rowickiemu. W 1977 roku stanowisko to objął Kazimierz Kord, a od stycznia 2002 do sierpnia 2013 roku dyrektorem naczelnym i artystycznym Filharmonii Narodowej był Antoni Wit. Od 1 września 2013 roku funkcję dyrektora pełni Wojciech Nowak, dyrektora artystycznego zaś – Jacek Kaspszyk.

Orkiestra Filharmonii Narodowej odbyła ponad sto czterdzieści tournées na pięciu kontynentach, występowała we wszystkich najważniejszych salach koncertowych świata. Orkiestra Filharmonii Narodowej regularnie bierze udział w Międzynarodowych Konkursach Pianistycznych im. F. Chopina w Warszawie i w festiwalu „Warszawska Jesień”. Nagrywa dla Polskiego Radia, Telewizji Polskiej, krajowych i zagranicznych firm płytowych oraz na potrzeby filmu.

Dokonania Orkiestry Filharmonii Narodowej bywały wielokrotnie nagradzane prestiżowymi nagrodami fonograficznymi, m.in. Grammy, Diapason d’Or, ICMA, „Gramophone”, „Record Geijutsu”, Classical Internet Award, Cann Classical Award, Fryderyk.