한국 전통음악의 보존 및 연구 · 육성에 심혈을 기울여 한국 문화예술 창달에 중추적인 역할을 담당하고, 국악의 대중화와 세계화를 이끌어 한국음악의 저변확대에 크게 기여하고자 설립되었다.
연정(燕亭)임윤수가 국악 관련 자료 2만 여점을 대전시에 기증하며 설립의 기초가 마련되었다. 1981년 7월 14일 ‘대전시립연정국악원’으로 개원한 후, 1989년 ‘대전직할시립연정국악연구원’으로, 1994년 ‘대전광역시립연정국악연구원’으로 명칭이 바뀌었다. 2005년 1월 1일 대전시민회관과 통합하여 ‘대전연정국악문화회관’으로 바뀐 후, 2015년 국악전용공연장 신축과 함께 ‘대전시립연정국악원’으로 재탄생하였다. 초대 원장은 임윤수였으며, 현재 박의광이 12대 원장을 맡고 있다.
연간 100여회 이상의 다양한 정기 · 상설 · 기획음악회, 매년 개최되는 시민을 위한 국악강습회, 미국 · 일본 · 프랑스 · 호주 · 중국 등지에서의 해외초청공연을 펼치고 있다. 특히 연정국악원은 12,000여 권의 도서와 3,300여 점의 음반이 소장되어 있는 자료실을 시민들를에게 상시 개방하여 전통음악의 이해를 높이고 있다. 또한 초중고생들에게 국악기를 직접 소개해주며 궁중음악 · 민속음악 · 창작음악 등을 들려주는 찾아가는 공연을 마련하고 있다.
지역사회를 위한 문화예술단체로서 대전시립연정국악원은 1999년 대전을 주제로 한 공연들을 선보였다. 관현악축제 「음빛깔 나누기」에서 지원석 작곡의 「대전서곡」이, 그리고 「대전사랑 국악관현악의 밤」에서는 이상규 작곡의 창작교성곡 「아! 대전아」와 실내악 「한밭송가」가 초연되었다. 최근 활동으로 2013년 3월 제138회 정기 신춘음악회 「봄을 여는 소리」에서 전통음악 경풍년, 전통무용 가인전목단, 가야금병창, 춘광여정(이준호 작곡), 춘설(황병기 작곡), 춘무(박범훈 작곡) 등을 공연했다.
대전시립연정국악원 단장은 박영민이이고, 국악연주단의 예술감독 겸 지휘자는 이승훤이다. 국악연주단은 악장(1), 지도위원(2), 대금(7), 소금(1), 피리(7), 해금(9), 가야금(7), 거문고(6), 아쟁(5), 타악(7), 악보(1)로 구성되어 있다. 성악단은 지도위원(1)과 성악단원(7)으로, 무용단은 안무자(1)와 무용단원(10)으로, 사무국은 사무단원(5)으로 조직되어 있다.(2015년 기준)
대전시립연정국악원은 지방정부 최초로 수립된 시립전통음악기관으로서 전통음악의 올바른 계승을 위해 노력하고 있다. 2015년 국악원의 신축과 함께 대전시립연정국악원이 중부지역의 국악 중심지로서 충실한 역할을 수행할 수 있을지 주목된다.