1982년 4월 17일 대전시립소년소녀합창단으로 창단되었으며, 단원은 초등학교 4학년부터 고등학교 2학년 학생들로 구성되어 있었다. 그러나 2003년 3월 18일 현재의 명칭인 대전시립청소년합창단으로 개편되면서 중·고·대학생들로 단원 자격을 조정하였다.
1982년 창단 당시 소년소녀들의 정서 함양과 합창인구의 저변확대 및 훌륭한 예술인의 발굴 육성을 목적으로 창단하였다. 2003년 청소년을 대상으로 하는 합창단으로 개편되면서 청소년에게 음악활동의 기회를 부여하고 인성교육을 통해 청소년들의 음악문화 조성을 지향하고 있다.
창단부터 1988년까지 안동민이 초대 상임지휘자로 활동을 했고, 1989년부터 1996년까지 제2대 상임지휘자 김영국에 이어, 1997년부터 김덕규가 상임지휘자로 활동하였으며, 2008년 현 이영재 상임지휘자가 부임하여 활동하고 있다.
1982년 5월 19일 창단연주회를 시작으로 매년 실시하는 정기연주회를 비롯하여, 순회연주회, 기념음악회, 자선음악회 등의 공연을 가졌다.
특히 대전의 음악이 세계로 진출하는 첫발을 내디딘 1998년 일본 구마모토 국제청소년음악제에 진출하였고, 2002년에는 미국독립기념축하음악회 및 한인 위한 음악회를 미국에서 공연하였으며, 2007년에는 한국 합창단으로는 처음 영국 에디버러 페스티벌에 참가하여 세계의 문화사절단으로서 이름을 빛낸 바 있다.
한편, 기획연주시리즈를 창안하여 2008년에는 청소년합창페스티벌을 공연하고, 「우리가 만든 드럼」을 특별연주하여 큰 호응을 받았다.
상임지휘자 아래 트레이너와 피아니스트가 스태프로 있으며, 그 아래 소프라노, 메조 소프라노, 테너, 베이스, 알토 등 50여명의 단원과 운영팀장 등 사무국 직원 3명이 있다. 청소년들에게 꿈과 희망을 심어 주는 내용의 연주회와 교육적인 내용의 특별연주회를 자주 개최하고 있으며, 소외되기 쉬운 계층의 위로와 격려를 위하여 보육원과 직업보도원, 치료감호소 등의 방문연주회도 자주 개최하고 있다.