Pierwszy koncert w wykonaniu Filharmonii Warszawskiej odbył się 5 listopada 1901 w nowo wybudowanym gmachu. Orkiestrą dyrygował współzałożyciel Filharmonii, jej pierwszy dyrektor muzyczny i dyrygent Emil Młynarski, a jako solista wystąpił Ignacy Jan Paderewski.

Filharmonia Warszawska w krótkim czasie osiągnęła wysoki poziom i zaczęła przyciągać wybitnych artystów z całego świata. 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. Wystąpili w niej niemal wszyscy słynni dyrygenci i soliści tamtych czasów, m.in. Claudio Arrau, Edvard Grieg, Arthur Honegger, Vladimir Horowitz, Bronisław Huberman, Wilhelm Kempff, Otto Klemperer, Siergiej Prokofiew, Siergiej Rachmaninow, Maurice Ravel, Artur Rodziński, Artur Rubinstein, Pablo Sarasate i Richard Strauss. W pierwszych latach po II wojnie światowej koncerty Orkiestry odbywały się w teatrach i halach sportowych. Otwarcie nowego gmachu Filharmonii przy ul. Jasnej, wzniesionego w miejscu jej wcześniejszej siedziby zniszczonej w trakcie nalotów niemieckich, nastąpiło 21.02.1955. W tym dniu Filharmonia Warszawska otrzymała miano Filharmonii Narodowej.

Pod kierownictwem Witolda Rowickiego Orkiestra odzyskała prestiż wiodącego zespołu symfonicznego w Polsce. W latach 1955–58 funkcję dyrektora artystycznego sprawował Bohdan Wodiczko, by przekazać ją ponownie Rowickiemu. W 1977 stanowisko to objął Kazimierz Kord, a od 2002 do 2013 funkcje dyrektora naczelnego i artystycznego FN pełnił Antoni Wit. Od sezonu 2013/14 stanowisko dyrektora artystycznego piastował Jacek Kaspszyk, a z początkiem sezonu 2019/20 funkcję tę objął Andrzej Boreyko. W sezonie 2024/25 dyrektorem artystycznym FN został Krzysztof Urbański.

Dziś Orkiestra Filharmonii Narodowej cieszy się uznaniem na całym świecie. Odbyła niemal sto pięćdziesiąt tournée na pięciu kontynentach, występowała w najważniejszych salach koncertowych świata, uczestniczyła w wielu prestiżowych międzynarodowych festiwalach. Regularnie towarzyszy finalistom Międzynarodowego Konkursu Pianistycznego im. F. Chopina, bierze udział w Międzynarodowym Festiwalu Muzyki Współczesnej „Warszawska Jesień”, Międzynarodowym Festiwalu „Chopin i jego Europa” czy Wielkanocnym Festiwalu Ludwiga van Beethovena. Nagrywa dla Polskiego Radia i Telewizji Polskiej, polskich i zagranicznych firm płytowych oraz na potrzeby filmu, a jej dokonania były wielokrotnie nagradzane prestiżowymi nagrodami fonograficznymi (m.in. Grammy 2013).