Concebuda com a orquestra estable i consagrada a la música del segle XX, a més de la funció de suport musical a les produccions del Teatre, la seva programació es fonamentava en temes monogràfics d’autors, escoles o èpoques, estructurats per temporades anuals.
El 1991 aparegué el seu primer enregistrament, amb música de Manuel de Falla, acollit amb entusiasme per la crítica francesa. La seva activitat discogràfica s’amplià amb monogràfics dedicats a Frederic Mompou, Robert Gerhard, Josep Soler i Luis de Pablo. El 1996 realitzà el primer enregistrament mundial de l’òpera Pepita Jiménez, d'Isaac Albéniz, en una versió preparada per Josep Soler. El 1997 aconseguí un enorme èxit internacional amb un disc dedicat al músic argentí Astor Piazzolla.
Aquest mateix any Josep Pons cessà com a director titular, càrrec que ocupava des de la fundació de l’orquestra, que posteriorment fou dirigida per José Ramón Encinar, Ernest Martínez i Izquierdo, Antoni Ros i Marbà o pels mateixos compositors de les obres interpretades. Hi col·laboraren, a més, solistes de gran renom, com ara Victòria dels Àngels, S. Chilcott o Dave Liebman, i féu diverses actuacions a França i Anglaterra.
Poc després d’iniciar-se la nova etapa del Teatre Lliure al Palau de l’Agricultura de Barcelona (2001), la nova direcció donà preferència a una programació amb un fort component teatral, on no es donà cabuda a la formació musical, que cessà la seva activitat al final de la temporada 2002-03.
Rebé el Premi Nacional de música a l’intèrpret de música contemporània (1990) i el premi Ciutat de Barcelona del 1992 per la seva tasca de difusió musical.