1973年、市民オーケストラ「宮城フィルハーモニー管弦楽団」が誕生し、翌年には初の定期演奏会を実施した。
1978年6月、宮城フィルハーモニー協会の社団法人化に伴い、本格的なプロのオーケストラとして活動を開始し、1983年4月には音楽総監督に故芥川也寸志（〜89年1月）を迎えて飛躍的な発展を遂げ注目された。
1989年4月に、本拠地の名を冠した「仙台フィルハーモニー管弦楽団」と改称、音楽監督に外山雄三（〜06年3月）が就任した。
1992年4月、「財団法人仙台フィルハーモニー管弦楽団」として再スタート。行政・民間の支援を受けながら一層の発展を遂げた。
2010年9月には宮城県より認定を受け、公益財団法人へ移行。

定期演奏会は1990年5月の第68回より、仙台市青年文化センター内コンサートホールで2日公演となり、1993年からは年間9回18公演開催している。2010年10月には、パスカル･ヴェロ指揮による記念すべき第250回定期演奏会（ドビュッシー：歌劇「ペレアスとメリザンド」）を公演した。
演奏会としてはこの他、特別演奏会、依頼演奏会、音楽鑑賞教室などを含めて年間120公演以上に及び、東日本エリアを中心に活動を展開している。また、2001年の第1回から3年ごとに開催されている仙台国際音楽コンクールではホストオーケストラを務めており、その成功に大きな貢献を果たしている。
2009年には、木村大作監督の映画「劔岳 点の記」（第52回ブルーリボン賞･作品賞、2010 第33回 日本アカデミー賞では最優秀音楽賞ほか6部門で最優秀賞受賞）の音楽を担当し、大きな話題となった。

2011年3月の大震災により数ヶ月にわたり演奏活動のほとんどが中止となったが、「音楽の力による復興センター」と協力して "つながれ心 つながれ力" を掲げて、音楽を被災者のもとに届けながら絆を紡ぐ活動を展開し続けている。それらの活動に対し、2011年度エクソンモービル音楽賞洋楽部門本賞と渡邉曉雄音楽基金特別支援を受賞した。

現在、常任指揮者にパスカル・ヴェロ、首席客演指揮者に小泉和裕が就任している。