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 stała się głównym ośrodkiem życia muzycznego w Polsce oraz jedną z ważniejszych instytucji muzycznych w Europie.
Po zniszczeniach wojennych nowy gmach przy ul. Jasnej został otwarty w 1955 roku, a instytucji nadano rangę Filharmonii Narodowej. Pod kierownictwem Witolda Rowickiego orkiestra odzyskała swój prestiż wiodącego zespołu symfonicznego w Polsce. W kolejnych latach funkcję Dyrektora Artystycznego sprawowali Bohdan Wodiczko i Kazimierz Kord, a w latach 2002–2013 funkcje Dyrektora Naczelnego i Artystycznego pełnił Antoni Wit. Od sezonu 2013/2014 stanowisko Dyrektora Artystycznego piastował Jacek Kaspszyk, następnie, od 2019 roku Andrzej Boreyko. Z początkiem sezonu 2024/2025 funkcję tę objął Krzysztof Urbański.
Orkiestra Filharmonii Narodowej cieszy się dziś popularnością i uznaniem na całym świecie. Odbyła niemal 160 tournées na pięciu kontynentach. Zespół uczestniczył również w wielu międzynarodowych festiwalach, regularnie towarzyszy finalistom Konkursu Chopinowskiego, uczestniczy w „Warszawskiej Jesieni” i Międzynarodowym Festiwalu „Chopin i jego Europa”.