방송국 소속 교향악단으로서 시청취자들에게 수준 높은 음악감상의 기회를 제공하고 한국 교향악의 발전에 이바지함을 목표로 설립되었다.
1956년 9월 임원식을 비롯한 단원 40여 명으로 서울중앙방송국의 전속단체로 출범하여 오재경 공보실장 등의 협조와 주도 아래 KBS관현악단으로 되었다. 그해 11월 KBS교향악단으로 이름을 바꾸고 임원을 60명으로 확충하였으며, 12월 20일시공관(市公館)에서 임원식의 지휘로 창단 연주회를 개최하였다. 현재의 KBS교향악단은 이날을 창단 겸 제1회 정기연주회로 하고 있다.
그러나 1959년 재정난으로 교향악단이 사실상 해체되게 되었다가, 1961년 5·16군사정변이 일어나고 정부의 예술 이해와 이 교향악단의 창설 주역이었던 오재경이 공보부장관으로 취임하게 되자 다시 KBS로 복귀하였다.
그러나 1969년에 KBS교향악단은 같은 공보부 산하기관인 국립극장으로 운영권이 이속되어 국립교향악단으로 새롭게 발족하고, 단원도 90명으로 증원되었다. 1979년에는 처음으로 해외연주회를 가져 미국 카네기홀에서 연주하였으며, 일본 순회공연을 하여 양국의 문화교류에 기여하였다.
1981년 8월 1일 국립교향악단은 우여곡절 끝에 다시 KBS로 운영권이 이관되어 KBS교향악단으로 재발족하여 한국 최초로 공개 오디션 및 총감독제를 도입하고, 이강숙이 초대 총감독으로 부임하였다. 1982년에는 독일인 발터 갈레센을 수석 객원지휘자로 초빙하고 과감한 체질개선을 위해 오디션을 통한 112명의 우수한 국내외 연주자들을 단원으로 확보하였다.
KBS교향악단의 역사는 1956년 방송국의 전속악단인 KBS교향악단으로 창단되어 방송연주와 함께 무대공연을 병행하였던 1968년까지를 제1기, 국립극장에 소속된 국립교향악단으로 활동하였던 1969년부터 1981년까지를 제2기, 한국방송공사가 운영권을 다시 맡게 된 1981년 8월부터를 제3기, 그리고 전문예술경영체제를 갖춘 재단법인으로 출범한 2012년 9월부터를 제4기로 분류할 수 있다.
제1기(1956∼1968)와 제2기(1969∼1981) 때는 교향악단 연주의 중심이 대부분 상임지휘자의 의지대로 운영되었다면, 제3기(1981∼ )부터는 공연과 운영의 총책임자로 총감독을 두고 총감독의 의지에 따라 연주자나 지휘자의 선정, 해외공연 등 악단의 주요한 음악적 정책을 수립하고 시행하였다. 제4기(2012~) 재단법인의 출범 이후 상임이사와 상임지휘자로 분리되어 다양한 기획과 시도로 클래식 음악의 영역을 확대해가고 있다.
역대 총감독으로는 이강숙(1981∼1983), 김만복(1983∼1991), 김동성(1991∼1993)이 활동하였고, 상임지휘자로는 임원식(1956∼1970), 홍연택(1972∼1981), 원경수(1986∼1988), 오트마 마가(Othmar Maga, 1992∼1996), 정명훈(1998), 드미트리 키타옌코(Dmitry Kitaenko)(19992004), 함신익(20102012)이 활약하였고, 2014년에는 지휘자 요엘 레비(Yoel Levi, 2014~)가 취임하였다. 또, 전임지휘자로는 오펠라(J. Opela, 1972), 금난새(1981∼1992), 수석객원지휘자로는 발터 길레센(Walter Gillessen, 1982∼1984), 박탕 조르다니아(Vahktang Jordania, 1990∼1996), 모세 아츠몬(Moshe Atzmon, 1990∼1992)이 있었고, 2000년부터 박은성이 맡고 있다. 2017년 10월에는 KBS교향악단 창단 이래 처음으로 부지휘자를 임용하였으며, 윤현진 부지휘자가 선임되었다.
KBS교향악단은 정기연주회, 기획연주회, 특별연주회, 방송연주회, 지방순회연주회 등 국내 연주회 외에 해외 순회 연주회 등 연간 80여회의 공연을 하고 있으며, 최근에는 KOCH사 레이블로 3종의 음반(CD)을 출반하는 등 국내외에서 모두 13종의 음반(CD)을 출반하였다.
연주회는 1956년에 개최된 제1회 정기연주회 이후, KBS교향악단은 연주 횟수나 관객동원에 있어서 발전을 거듭하여 왔다. 제1기 때는 정기연주회 5∼6회를 포함하여 연간 연주 횟수가 20∼30여 회에 불과하였으나 국립교향악단으로 활동한 제2기 때는 정기연주회 12∼14회, 특별연주회로 개최한 협주곡의 밤, 오페라 반주 등을 포함하여 연간 50여 회의 공연을 하는 등 한국음악의 모체로서 역할을 해 나갔다.
KBS교향악단으로 새롭게 출발한 제3기부터는 비교적 풍족한 예산지원을 바탕으로 연주회를 대폭 확충하였다.
1958년 2월 첫 해외공연으로 동남아 순회공연을 한 이래, 미국 22개 도시 및 일본 도쿄 연주(1979년), 동남아순회연주(1984년), 일본 주요 도시 순회연주(1985년, 1992년, 1994년), 그리고 1995년 10월에는 정명훈의 지휘로 UN창립 50주년 기념공연을 뉴욕의 UN총회장에서 하였고, 1998년에는 홍콩에서 개최된 북한기아돕기 자선음악회에 참가 연주하였다.
1999년 4월에는 한국을 방문한 영국 엘리자베스 여왕을 위한 한·영친선음악회를 개최하여 양국간 문화예술 교류의 새로운 장을 열었고, 2000년과 2001년에는 남북교향악단 합동연주회를 서울과 평양에서 개최하여 남북 민간인간 문화교류의 선도적 역할을 하였다.
2002년에는 일본 NHK 교향악단과 상호 교환연주회를 가졌고, 한·중수교 10주년을 기념하여 중국 교향악단과 상호 교환연주회를 서울과 베이징, 상하이에서 개최하였다. 2005년에는 윤이상 선생 서거 10주년 특별연주회를 열었고, 2006년에는 안익태 선생 탄생 100주년 기념음악회를 개최한 바 있다. 2007년에는 신년음악회를 서울과 전주, 대전에서 개최하였으며, 2008년 8월에는 대한민국 건국 60주년 기념 특별연주회를 파주 임진각에서 개최하였다. 2009년에는 14회의 정기음악회와 12회의 어린이 음악회 등을 기획하여 연주하는 등 활발한 활동을 하고 있다.
2012년 재단법인으로 출범한 뒤, 2013년 중국국가교향악단 특별합동연주회, 2014년 러시아 사할린에서 열린 한러 우호 축제, 2016년 브루크너 페스티벌 개막연주에 참여하였다.
상임지휘자를 보좌하여 악장, 부악장, 총무, 악보담당, 악기담당 스테프가 있으며, 제1, 2바이올린, 비올라, 첼로, 콘트라베이스, 오보에, 플루트, 클라리넷, 바순, 트럼펫, 혼, 트롬본, 튜바, 팀파니, 타악기, 하프, 피아노 등의 파트에 90여명의 단원이 활동하고 있다.
정기연주회, 지역순회연주회, 방송연주회를 정기적으로 실시하고 있으며, 해외에서 활약하고 있는 한국인 연주자를 비롯하여 세계적인 지휘자와 연주자를 객원으로 초청하여 수준 높은 연주회를 연주회를 무대에 올리고 있다.