Powstała w 1946 roku. W 1958 roku Orkiestra otrzymała własną siedzibę, której sala koncertowa słynie z fenomenalnej akustyki. W tym roku nadano imię Ignacego Jana Paderewskiego, którego brat przyrodni Józef Paderewski od 1926 do śmierci w 1958 mieszkał i pracował w Bydgoszczy.

Zespół prowadzili: Robert Satanowski, Zbigniew Chwedczuk, Witold Krzemieński, Antoni Wit, Tomasz Bugaj, Mieczysław Nowakowski, Jerzy Salwarowski, Michael Zilm, Roman Kofman, Marek Pijarowski, Tadeusz Wojciechowski, Kai Bumann.

Orkiestra osiągnęła wysoką pozycję, czego dowodem są koncerty z tej klasy dyrygentami, co: Ernest Ansermet, Roberto Benzi, Benjamin Britten, Aram Chaczaturian, Riccardo Chailly, Juozas Domarkas, Jerzy Katlewicz, Kazimierz Kord, Jan Krenz, Witold Lutosławski, Jerzy Maksymiuk, Krzysztof Penderecki, Kurt Redel, Witold Rowicki, Jerzy Semkow, Stanisław Skrowaczewski, Saulius Sondeckis, Leopold Stokowski, Tadeusz Strugała, Carlo Zecchi i inni. Z uznaniem spotkały się występy orkiestry m.in. we Włoszech, Danii, Francji, Niemczech, Hiszpanii, Szkocji, Szwajcarii, Rosji, Korei Południowej, na Cyprze. Orkiestra wielokrotnie gościła na krajowych i zagranicznych festiwalach muzycznych, m.in.: Wratislavia Cantans, Warszawska Jesień, Berliner Festwochen, International Summer Festival Ljubljana, Schweriner Musiktage, Frankfurter Festtage der Musik. Zaszczytem dla muzyków OSFP było zaproszenie do udziału w uroczystościach 1000-lecia Zjazdu Gnieźnieńskiego w Archikatedrze Prymasowskiej, w których uczestniczyli prezydenci krajów europejskich. OSFP inaugurowała i kończyła ogólnopolskie obchody Roku Ignacego Jana Paderewskiego. W 2002 z wielkim powodzeniem wystąpiła na Festiwalu Polskich Filharmonii, zorganizowanym przez warszawską Filharmonię Narodową w 100-lecie jej istnienia. W 2005 Orkiestra zagrała cykl koncertów w Korei Południowej oraz w słynnej sali Tivoli w Kopenhadze, występując wraz z New York City Balet. W 2007, z okazji 30-lecia współpracy OSFP i Chóru Berliner Cappella, zespoły wspólnie dały koncerty jubileuszowe w sali koncertowej w Bydgoszczy oraz Filharmonii Berlińskiej. W 2008 roku w Pałacu Sztuk w Budapeszcie orkiestra zagrała koncert z okazji Święta Konstytucji
3 Maja oraz w Międzyzdrojach inaugurowała I Międzynarodowy Festiwal Muzyczny Amber Baltic. W 2009 roku wystąpiła w Perth w ramach festiwalu Polish Spring – Scottish Tides.
W 2010 roku w Budapeszcie inaugurowała Rok Chopinowski na Węgrzech. Koncert był transmitowany na żywo na wszystkich kontynentach przez DUNA TV oraz emitowany na antenie MR3 Bartók.

Orkiestra regularnie współpracuje z chórami Berliner Cappella oraz Singakademie z Frankfurtu nad Odrą. W 2011 roku wystąpiła na Festiwalu Musikfesttagean der Oder we Frankfurcie nad Odrą, w Berlinie (Konzerthaus) oraz z okazji Polskiej Prezydencji UE w Brukseli. W 2013 roku zaprezentowała się po raz pierwszy w słynnej Złotej Sali Musikverein w Wiedniu. W 2014 roku w Filharmonii Berlińskiej z chórami Berliner Cappella i Studio Chor oraz międzynarodowej sławy śpiewakami zagrała Stabat Mater Dvořáka. W 2015 roku z okazji 40-lecia współpracy Filharmonii Pomorskiej i chóru Berliner Cappella Orkiestra wzięła udział w koncercie w Filharmonii Berlińskiej pod dyrekcją Kerstin Behnke (Szymanowski – Stabat Mater, Brahms – Ein deutsches Requiem).

W ramach obchodów 100 Lat Niepodległości Polski 29 czerwca 2018 roku odbył się koncert pn. Requiem Mozarta Ignacemu Janowi Paderewskiemu w 77. rocznicę śmierci z udziałem Orkiestry Symfonicznej Filharmonii Pomorskiej, czołowych polskich solistów śpiewaków i poznańskiego Chóru Akademii Muzycznej im. I. J. Paderewskiego pod dyrekcją Kaia Bumanna w Bazylice Archikatedralnej pw. Męczeństwa św. Jana Chrzciciela w Warszawie, miejscu spoczynku wspólnego patrona Filharmonii i poznańskiej Uczelni.

W 2019 roku Orkiestra Symfoniczna FP, chóry Akademii Muzycznej w Bydgoszczy oraz soliści zaprezentowali światowe prawykonanie Requiem Krzysztofa Herdzina, dzieła napisanego na zamówienie Filharmonii Pomorskiej; na podium dyrygenckim stanął kompozytor. Z okazji 80. rocznicy wybuchu II wojny światowej bydgoscy symfonicy wykonali w Poczdamie, Bydgoszczy i Toruniu Missa pro pace Kilara wraz z zaprzyjaźnionym chórem Singakademie Frankfurt (Oder) i uznanymi polskimi solistami, pod dyrekcją Rudolfa Tierscha.

OSFP posiada w dorobku wiele płyt. Nagrała m.in. Symfonię h-moll „Polonia” Paderewskiego (Muza) pod dyrekcją Bohdana Wodiczki; Symfonię Isanga Yuna (Bild-Kunst, Bonn) pod batutą japońskiego dyrygenta Takao Ukigaya; Łańcuch II Witolda Lutosławskiego (Thorofon) pod dyrekcją Takao Ukigayi z udziałem Krzysztofa Jakowicza (skrzypce), krążek został wyróżniony nagrodą krytyki francuskiej Diapason d’Or; z dziełami Karola Szymanowskiego w 125. rocznicę urodzin i 70-lecie jego śmierci (DUX), pod dyrekcją Marka Pijarowskiego, z udziałem Chóru Opery Nova w Bydgoszczy, Anny M. Staśkiewicz (skrzypce), Bożeny Harasimowicz (sopran). W 2013 roku na 60-lecie Filharmonii Pomorskiej nagrała pod dyrekcją Jerzego Maksymiuka jubileuszową płytę z pełną wersją Symfonii h-moll Polonia Paderewskiego (DUX).

Z okazji 60. rocznicy gmachu Filharmonii, w Koncercie Jubileuszowym w dniu 16 listopada 2018 OSFP pod batutą Antoniego Wita wykonała program historyczny – był powtórzeniem koncertu inaugurującego nowo wybudowany gmach FP w 1958.