国家大剧院管弦乐团在2010年春正式成立，由国家大剧院音乐艺术总监陈佐湟担任首席指挥，并聘请新加坡籍指挥家陈康明担任驻团指挥。乐团大部分成员都拥有国际化的学习工作经历，也不乏曾在全国和世界大赛上获奖的杰出演奏家。国家大剧院管弦乐团参演国家大剧院制作的大部分歌剧与舞剧，同时也策划安排自己的音乐会演出季，并以国家大剧院音乐厅管弦乐团的名义进行音乐会演出。
国家大剧院管弦乐团在2010年国家大剧院歌剧节上首次公开献演，连续参演歌剧《西施》、《卡门》、《茶花女》和《爱之甘醇》，并获得了洛林·马泽尔、克里斯多夫·艾森巴赫等艺术大师的高度评价。之后乐团还参演了国家大剧院制作歌剧《图兰朵》、原创舞剧《马可·波罗》以及与荷兰国家芭蕾舞团合作的芭蕾舞剧《堂吉诃德》等剧目。
作为国家大剧院音乐厅管弦乐团，乐团以与柏林爱乐乐团的首席独奏家、世界知名男中音里奥·努奇、杰出青年钢琴家王羽佳分别合作的三场音乐会开启了首个音乐会系列，与乐团合作演出音乐会的艺术家还包括指挥大师洛林·马泽尔、根特·赫比希，钢琴大师史蒂芬·科瓦塞维奇、歌唱家张立萍、张建一，钢琴家陈萨，小提琴家吕思清、宁峰，大提琴家赵静等，乐团参与了国家大剧院五月音乐节、“漫步经典”等多场重要音乐活动，音乐会曲目内容广泛，从巴洛克作品到现代音乐都有所涉及。并且突破传统音乐会模式的久石让作品音乐会和“迪士尼奇妙音乐之旅”音乐会都获得了热烈的反响。值得一提的是，洛林·马泽尔大师在2010年6月指挥国家大剧院管弦乐团成功上演《茶花女》后，立刻决定在9月再访北京，与乐团再次合作两场音乐会，并取得了圆满成功。马泽尔大师在未来将进一步深化与国家大剧院管弦乐团的合作。
国家大剧院管弦乐团也热心于艺术教育普及事业。从2010年9月至今，由驻团指挥陈康明率领乐团连续献演多场国家大剧院艺术教育周末音乐会，演出曲目结合了经典名曲与现代作品，以高水准的演出获得了热烈的反响。
应海南省政府邀请，国家大剧院管弦乐团首次走出北京，在陈佐湟总监指挥下，于2010年12月29日、30日在海南省海口市连演两场，作为首届海南迎新艺术节开幕式暨2011海南新年音乐会，得到了海南各界的热烈赞誉。随后在2011年1月末，国家大剧院管弦乐团应邀参与了国家大剧院版《图兰朵》访韩演出，由李心草指挥，在韩国首尔艺术中心奉献了四场精彩演出，以优秀的艺术水平获得了广泛好评。
国家大剧院管弦乐团将按照国际惯例和市场运作规则，实行新型的管理运营体制，作为国家大剧院重要组成部分，为建设“中国特色、世界一流”的国家表演艺术中心发挥重要作用。
