Die Hoffnung auf ein echtes Symphonieorchester ohne Zweispartenbetrieb (U- und E-Musik) nach deutschem Vorbild erfüllte sich 1969 im Zuge der Reorganisation des Österreichischen Rundfunks (ORF) mit der Gründung des ORF-Symphonieorchesters. Der Auftrag war, vornehmlich Neue Musik in Wien bzw. in Österreich zu pflegen und zu fördern. Schwerpunkte des Repertoires waren also von Anfang an die damalige nationale und internationale Moderne sowie die Werke vergessener, vertriebener oder selten gespielter Komponisten. H. Pfitzners Christelflein begründete 1969 die lange Reihe konzertanter Opernaufführungen in Wien und bei den Salzburger Festspielen , die ebenfalls bestimmend für das Orchester werden sollte.
Das junge Orchester erhielt sofort eigene Konzertzyklen in den beiden traditionellen Wiener Konzerthäusern Musikverein ( Gesellschaft der Musikfreunde in Wien ) und Wiener Konzerthaus sowie alljährliche Einladungen zu den Salzburger und Bregenzer Festspielen und zum steirischen herbst. Neben den ersten beiden Chefdirigenten M. Horvat (1969–75) und L. Segerstam (1975–82) wirkten namhafte Gastdirigenten wie Ernest Bour, B. Maderna, M. Gielen, W. Sawallisch, David Oistrach, V. Neumann, Ch. v. Dohnanyi u. a.
1979 trat neben die Pflege der zeitgenössischen Musik zunehmend auch die Erarbeitung der klassisch-romantischen Literatur. Mit dem dritten Chefdirigenten L. Zagrosek (1982–86) wurde ein breites Repertoire erarbeitet, das von vorklassischer Musik (J. S. Bach, Ch. W. Gluck) bis zur neuesten Literatur (Wolfgang Rihm, Helmut Lachenmann) reichte. Es folgten Tourneen nach Russland, Finnland und Deutschland. 1986 übernahm das Orchester in der Wiener Staatsoper Aufführungen von L. Bernsteins Oper A quiet Place unter der Leitung des Komponisten.
Unter dem Chefdirigenten P. Steinberg (1989–96) unternahm das Orchester drei Tourneen durch Japan, eine nach Spanien und etablierte sich auch international als virtuoses Ensemble. Bemerkenswert die zahlreichen konzertanten Opernaufführungen unter Steinbergs Leitung.
Am 1.9.1996 übernahm Dennis Russell Davies für 6 Jahre die Chefdirigentenstelle des nun RSO Wien genannten Orchesters. Sparmaßnahmen führten zu einer Reduktion der angestellten Musiker von ehemals 102 auf 87 Planstellen sowie zur Gründung einer Orchesterakademie mit 10 befristeten Jugendverträgen. Davies veranstaltete Komponisten-Workshops, eröffnete 1998 mit dem RSO Wien die Salzburger Festspiele und leitete im März 2000 die erste USA-Tournee des Orchesters. Ebenfalls 2000 gastierte das RSO Wien in Brasilien, 2001 folgte eine China-Tournee. Seit 2000 fungiert das RSO Wien jeden Sommer als Opernorchester im Theater an der Wien beim Festival Klangbogen ( Wiener Musiksommer ).
2002–2010 war B. de Billy Chefdirigent, sei Nachfolger ist (2016) Cornelius Meister. Vom Orchester liegen zahlreiche weitere CD-Einspielungen vor, herausragend darunter die vierteilige Anthologie Neue Musik aus Österreich, 9 Symphonien von E. Wellesz sowie Werke von Berio, Giya Kancheli, Valentin Silwestrow und Philip Glass.