Substituí l’antiga Orquestra Municipal de Barcelona en l’organització de temporades d’abonament i dels concerts populars dels diumenges al matí al Palau de la Música Catalana. Hi col·laboren solistes i directors internacionals. Antoni Ros i Marbà en fou el director titular fins el 1978. Posteriorment han ocupat el càrrec Salvador Mas (1978-81), novament Ros i Marbà (1985-86), Franz Paul Decker (1986-91) i Luis Antonio García Navarro (1991-93). Després d’una etapa sense director titular, ocuparen el càrrec Lawrence Foster (1996-2002), Ernest Martínez Izquierdo (2002-06), Eiji Oue (2006-10), Pablo González (2010-14) i Kazushi Ono (2015-22). Al gener del 2022 hom designà el francès Ludovic Morlot com a substitut seu a partir del setembre del mateix any.
El 1990 es consolidà l’Institut Municipal de Música sota la gestió de l’OBC. S’incrementà el nombre de concerts realitzats i l’assistència als concerts de la temporada es féu més assequible. El 1994 la Generalitat de Catalunya passà a formar part del consorci que gestionava i mantenia l’orquestra. Tanmateix, ha conservat les sigles OBC a efectes de difusió de l’entitat. Des del 1999 té una nova seu, l’Auditori de Barcelona. Realitza una intensa activitat discogràfica (obres de Manuel de Falla, Robert Gerhard, Xavier Montsalvatge, Manuel Blancafort, etc., integrals operístiques de Tosca, de Puccini, i Otello i Falstaff, de Verdi, etc.), que ha estat objecte de reconeixement internacional.
Ha rebut els premis Grammy al millor àlbum de música clàssica per l’enregistrament de La Dolores, de Bretón (2001), al millor àlbum de música clàssica per Carmen Symphony, de José Serebrier (2004), i al millor àlbum de música clàssica per Rhapsody in Blue, de George Gershwin, juntament amb el pianista francès Michel Camilo (2006). Sota la direcció d’Edmon Colomer, l’orquestra ha efectuat gires per Alemanya, Àustria i Suïssa (1994), el Japó (1995) i altres països, i el 2002 actuà al cicle de concerts dels BBC Proms de Londres i emprengué una reeixida gira pels Estats Units que tingué un punt àlgid en l’actuació al Carnegie Hall de Nova York. Dirigida per Salvador Mas, el 2007 feu un concert especial a la Fira del Llibre de Frankfurt, on Catalunya era la cultura convidada.