1975年自主運営のオーケストラとして設立。現在、常任指揮者に高関健、首席客演指揮者に藤岡幸夫を擁する。その活動は定期演奏会および特別演奏会を柱に、オペラ・バレエ公演やポップスコンサート、映画音楽、テレビ出演、CD録音、音楽鑑賞教室など多岐にわたる。特にテレビにおいては、テレビ朝日『題名のない音楽会』を通じて日本全国で好評を博している。
1985年、オーストラリアのブリスベーンとシドニーで行われた、テレビ朝日『題名のない音楽会』20周年記念演奏会に出演して各地で絶賛され、94年には日本音楽コンクール（毎日新聞社、日本放送協会主催）よりオーケストラとして初めて特別賞を贈られた。
1994年から東京都江東区と芸術提携を結び、ティアラこうとうを主な拠点として各種コンサートや公開リハーサル、楽器の公開レッスン、ジュニアオーケストラの指導、音楽鑑賞教室、区内小学校へのアウトリーチ活動など地域に根ざした音楽文化の進行を目的に幅広い活動を行っている。2005年4月からはティアラこうとうで定期演奏会を開催しており、地域コミュニティとの連携をより一層深める活動をしている。
1997年9月、ワーグナー指揮者として名高い飯守泰次郎が常任指揮者に就任。2000年9月から4年がかりで展開した「東京シティ・フィル オーケストラル・オペラ《ニーベルングの指環》全4部作上演」では、飯守＆東京シティ・フィルの創り出す高水準のワーグナー音楽で高い評価を得た。続く《ローエングリン》《パルジファル》《トリスタンとイゾルデ》でも高水準の音楽と舞台が評価され、2005年《ローエングリン》で三菱信託音楽賞奨励賞を受賞した。
2002年4月矢崎彦太郎が首席客演指揮者に就任し、フランス音楽を幅広く系統立てた、「フランス音楽の彩と翳」と題するシリーズを展開するとともに、海外公演も積極的に取り組み、音楽を通じての各国相互交流の一翼を担ってきた。
2012年4月～2015年3月までは世界的なオーボエ奏者の宮本文昭が初代音楽監督に就任。
2015年4月、楽団創立40周年を迎え、第4代常任指揮者に高関健が就任。第300回定期演奏会でのベルリオーズ《ファウストの劫罰》、第50回ティアラこうとう定期演奏会での《夕鶴》など、オペラ作品も積極的に取り上げ、いずれも好評を博した。
2019年3月にはウラジオストクとサンクトペテルブルクにおいて團伊玖磨のオペラ《夕鶴》を演奏し、日本のオペラ作品の魅力を海外に発信した。同年4月より藤岡幸夫が首席客演指揮者に就任。
2021年5月には桂冠名誉指揮者飯守泰次郎の傘寿記念として《ニーベルングの指環》ハイライト特別演奏会を開催し、 2022年8月に第30回三菱UFJ信託音楽賞を受賞。
