Художественный руководитель и главный дирижёр – Денис Власенко.
Оркестр создан в 1940 году, двумя годами позже его артисты вместе с оркестром Большого театра участвовали в мировой премьере Седьмой симфонии Шостаковича. Спустя годы коллектив также впервые исполнил Двенадцатую симфонию композитора. За пультом оркестра стояли ведущие дирижеры страны: К. Кондрашин, К. Элиасберг, М. Ростропович, М. Паверман, А. Стасевич, Н. Рахлин, В. Дударова, Е. Светланов, Ю. Симонов, М. Плетнев; выступали С. Рихтер, Э. Гилельс, М. Ростропович, Д. Шафран, Д. Ойстрах, Л. Коган, Л. Берман, Н. Петров, Г. Гродберг, В. Крайнев, Е. Образцова, И. Архипова, Г. Кремер, В. Третьяков, В. Спиваков, Ю. Башмет, Д. Башкиров, В. Виардо, М. Плетнев. В разные годы коллективом руководили Б. Берман, Ю. Олесов, С. Фельдман, С. Дудкин, Г. Проваторов и В. Нестеров.
С сентября 1991 оркестр возглавлял М. Щербаков, под руководством которого коллектив участвовал в концертах Академии русской музыки «Русское передвижничество», цикле «Портреты современных композиторов России», фестивалях «Пять вечеров у рояля» и «Молодые звезды XXI века». В 1993 оркестру было присвоено почетное звание «академический». В 2002 АСО Самарской филармонии стал лауреатом конкурса симфонических оркестров радио «Орфей» и Министерства культуры РФ в номинации «За лучшее творческое прочтение сочинения».
С марта 2023 г. оркестр возглавил Денис Власенко.