Основан в январе 2003 года Министерством культуры России по поручению Президента Российской Федерации В. В. Путина. Оркестр возглавляет всемирно известный скрипач и дирижёр Владимир Спиваков.

С коллективом работали выдающиеся дирижёры, среди которых Мишель Плассон, Владимир Ашкенази, Джеймс Конлон, Окко Каму, Юкка-Пекка Сарасте, Александр Лазарев, Джон Нелсон, Туган Сохиев, Кен-Дэвид Мазур, Теодор Курентзис. В концертных программах НФОР принимали участие всемирно известные солисты: Джесси Норман, Пласидо Доминго, Кири Те Канава, Дмитрий Хворостовский, Хуан Диего Флорес, Рене Флеминг, Ферруччо Фурланетто, Маттиас Гёрне, Ильдар Абдразаков, Виолета Урмана, Вадим Репин, Гил Шахам, Аркадий Володось, Марта Аргерих, Рено Капюсон, Готье Капюсон, Пьер-Лоран Эмар, Виктория Муллова, Джон Лилл, Дэвид Гарретт и многие другие.

Среди постоянных партнёров НФОР: Хибла Герзмава, Альбина Шагимуратова, Василий Ладюк, Дмитрий Корчак, Денис Мацуев, Николай Луганский, Сергей Догадин, Даниэль Лозакович, Александр Романовский, Александр Рамм, Мария Дуэньяс и другие известные музыканты.

Оркестр представил множество программ, абонементов и концертных серий, осуществил ряд российских и мировых премьер. Гастроли коллектива проходили в США, Западной Европе, Японии, Китае, странах СНГ и Балтии.

Владимир Спиваков и НФОР активно осуществляют записи классического репертуара. В мае 2005 года фирма Capriccio выпустила CD и DVD с записью концерта для оркестра «Жёлтые звёзды» Исаака Шварца. В 2010–2015 годах оркестр записал несколько альбомов для фирмы звукозаписи Sony Music с сочинениями Чайковского, Рахманинова, Римского-Корсакова, Грига и других. В 2014–2022 годах под лейблом Spivakov Sound был выпущен ряд записей русской музыки: опера «Евгений Онегин» Чайковского; симфонические произведения Чайковского; поэма «Колокола» и кантата «Весна» Рахманинова, а также все его фортепианные концерты (солист – Александр Романовский); альбомы «Русь Святая», «Волшебство в музыке», «Шедевры русской музыки».

С 2010 года Национальный филармонический оркестр России является обладателем гранта Президента Российской Федерации.

Окончил Российскую академию музыки имени Гнесиных как хоровой дирижёр, в 2000 году — ассистентуру-стажировку у Владимира Семенюка, а в 2006 году — ассистентуру-стажировку по специальности «Оперно-симфоническое дирижирование» у Владимира Федосеева. В 1998–2006 годах обучался у Арнольда Каца. Победитель Международного конкурса дирижёров имени Д. Митропулоса в Афинах (Греция, 2010). С 1995 по 2010 год — второй дирижёр Московского государственного академического камерного хора под управлением В. Минина.

В 2011–2014 годах руководил симфоническим оркестром РАМ имени Гнесиных. Сотрудничал с Центром оперного пения Галины Вишневской. С 2011 по 2020 год был дирижёром Большого театра России и Молодёжной программы ГАБТ.

В 2020 году занял пост главного дирижёра, а в 2022 году — музыкального руководителя и главного дирижёра Михайловского театра.

Сотрудничал с такими дирижёрами, как Владимир Федосеев, Владимир Спиваков, Михаил Плетнёв, Василий Синайский, Марчелло Виотти, Фабио Луизи, Эвелино Пидо, Энрике Маццола. Выступал с Национальным филармоническим оркестром России, Государственным академическим симфоническим оркестром имени Е. Ф. Светланова, Оркестром Пражского радио, Филармоническим оркестром имени А. Тосканини (Парма), Orchestra of Colours (Афины) и др.