El 27 de mayo de 1965 nace como una de las orquestas más jóvenes de la radio y televisión europeas, pudiendose afirmar que cuando se habla de la actividad musical en nuestro país a lo largo de la segunda mitad del siglo XX, resulta indispensable hablar de la Orquesta Sinfónica de RTVE como protagonista de primerísima fila. Se presentó oficialmente en el Teatro de la Zarzuela de Madrid junto a su Director Fundador, Igor Markevitch, con un programa que incluía obras de Prokofiev, Wagner, Falla y Beethoven. Sólo unos días antes había debutado con Odón Alonso en el Festival de la SIMC interpretando autores como Nilsson, Webern, Stravinsky y Schönberg. Esas primeras actuaciones públicas marcaban ya las líneas maestras de la Orquesta: el repertorio clásico-romántico, la música española y el servicio a la creación musical de nuestro tiempo. Markevitch repetiría aquel concierto inaugural en 1982, poco meses antes de su muerte, cerrando así un período histórico de la Orquesta. Tras él desempeñarían el puesto de Director Titular Antoni Ros-Marbà (1965-1967), Enrique García Asensio (1965-1984), Odón Alonso (1968-1984), Miguel Angel Gómez Martínez (1984-1987), Arpad Joó (1988-1990), Sergiu Comissiona (1990-1998), Enrique García Asensio (1998-2001). Actualmente ocupa la Dirección Titular, desde septiembre de 2001, el maestro Adrian Leaper.

También han visitado la Orquesta maestros como Celibidache (con quien se mantuvo una estrecha asociación durante algunos años), Maazel, Rozhdestvensky, Kondrashin, Frühbeck de Burgos, Inbal, Marriner, López Cobos, Dutoit, Albrecht, Vernon Handley, Helmut Rilling, Leopold Hager, entre muchos otros. Entre los compositores que han subido al podio de la Orquesta para dirigir sus propias obras destacan los nombres de Nadia Boulanger, Carlos Chávez, Aaron Copland, Luciano Berio, Cristóbal Halffter, Mauricio Kagel o Kryzsztof Penderecki.

Aún siendo la radio y la televisión el vehículo natural de la Sinfónica de RTVE (lo que ha hecho de ella la orquesta más escuchada de España), su residencia permanente en Madrid la ha llevado a distintas sedes: el ya mencionado Teatro de la Zarzuela, el Palacio de la Música, el Palacio de Congresos y el Teatro Real, antes de la inauguración del Teatro Monumental, remodelado y heredero de la mejor historia sinfónica madrileña. A la presencia del conjunto en los principales festivales españoles hay que añadir el espaldarazo internacional que podrían resumir sus actuaciones en el Carnegie Hall de Nueva York (1971), Royal Festival Hall de Londres (1975), Tonhalle de Zúrich (1986), Théâtre Chatelet de París (1986), Suntory Hall de Tokio (1988), L'Arsenal de Metz (1989) o Festival Enescu de Bucarest (1995).

En los últimos tiempos ha incrementado notablemente su discografía, que abarca desde Manuel de Falla, Barbieri, música iberoamericana, galas líricas, pasodobles... hasta los tiempos lentos en las sinfonías de Gustav Mahler. Últimamente, se ha incorporado un doble CD, Iván el Terrible, de Prokofiev, en colaboración con el Coro de RTVE.