В 1924-1925 годах оркестр выступал на концертных площадках города Воронеже. С осени 1925 года он функционировал как творческий коллектив при Посредбюро Рабиса, выступал в зале Дворца труда под управлением Д.Б . Ямполъского. В августе 1926 года оркестр был закреплён за городским управлением театров, дирижёром стал Д.В. Ахшарумов (1926-1929). Позднее коллективом руководили Г.А. Столяров, К.С. Сараджев, А.В. Павлов-Арбенин, А.В. Дементьев. В 1937 году оркестр вошёл в состав Воронежской филармонии. В качестве солистов с ним выступали Д. Шостакович, С. Прокофьев, С. Лемешев, Э. Гилельс, М. Юдина, Н. Обухова и другие исполнители.

Первые гастрольные концерты состоялись в 1937-1941 годах. В 1955-1964 годах коллективом руководил Г.К. Карапетян, который участвовал вместе с оркестром в декаде искусства Воронежской области в городе Москва (1958), организовал концертный цикл «Воронежское лето»; при нём исполнительский состав увеличился до 65 человек. В 1966-1971 годах дирижёром оркестра был Ю.И. Николаевский, активно пропагандировавший современную музыку. С 1972 года оркестр возглавляет В.И. Вербицкий, при котором коллектив стал лауреатом Всероссийского конкурса симфонических оркестров (1984), получил почётное звание - «академический» (1995), завоевал первую премию в радиоконкурсе «Орфей» (2002).

В оркестре работают много высококвалифицированных музыканты (Ю.С. Андросов, В.Н. Глаголева, В.А. Ловников и другие). Репертуар охватывает произведения отечественных и зарубежных композиторов XVIII-XX веков. В последние годы с коллективом выступают: И.В. Вербицкий, Мак Ка Лок, Рамон Торрельедо и другие дирижёры . Оркестр постоянно гастролирует по стране и за рубежом.