경기도민의 삶의 질을 높이고 문화예술 대중화와 저변확대를 위해 설립되었다.
1997년 10월에 경기팝스오케스트라라는 이름으로 창단되었다.
초대 상임 지휘자는 최선용으로 창단 초기에는 오페라와 발레 등의 무대공연 반주와 팝스 콘서트 등의 공연을 주로 했으나 2대 상임 지휘자인 유광이 부임한 이후 경기도립오케스트라라는 이름으로 바꾸고 본격적인 관현악단 체제로 개편하였다.
2006년 9월 3대 상임 지휘자로 금난새가 부임했으며 동시에 경기필하모닉오케스트라라는 현재의 이름으로 바뀌었다. 2011년 3월 새로운 상임 지휘자로 구자범이 부임하였으나 2013년 6월 사퇴하였으며 2014년 1월 예술단장 겸 상임지휘자로 성시연이 부임하였다. 부지휘자는 정나라가 맡고 있다.
단원 70명으로 시작된 경기필하모닉은 현재 100여 명의 대규모 심포니오케스트라로 낭만주의 이후의 말러, 부르크너, 차이콥스키, 라흐마니노프 등 대편성 교향곡 중심의 레퍼토리로 정기연주회와 기획연주 및 초청연주를 하고 있다.
설립 이후 계속된 변화와 새로운 시도를 통하여 지금까지 135회의 정기연주회를 개최하고 주제가 있는 음악회를 기획하며 경기도의 대표적인 교향악단으로 자리하고 있다.