Свого часу в Одесі за диригентським пультом стояли Микола Римський-Корсаков, Микола Лисенко.
З оркестром працювали такі відомі диригенти і солісти, як Олександр Глазунов, Курт Зардерлінг, Натан Рахлін, Юрій Темірканов, Давид Ойстрах та Еміль Гілельс, Мстислав Ростропович, Арвід і Маріс Янсонси та ін.
Останнім часом оркестр виступав під орудою відомих українських диригентів: Володимира Сіренка, Алліна Власенка, Романа Кофмана, Володимира Кожухаря (Київ), Юрія Луціва (Львів), Олексія Гуляницького, Ігоря Каждана (АР Крим), Миколи Сукача (Чернігів), Наталії Пономарчук, Вікторії Жадько (Київ), Ігоря Шаврука (Одеса).
Серед зарубіжних майстрів варто назвати Саулюса Сондецкіса (Литва), Марка Горенштейна, Павла Когана, Юрія Ткаченка і В'ячеслава Валеєва (Москва, РФ), Берислава Скендеровича (Нові Сад, Сербія), Чарльза Ансбахера і Майкла Пратта (США), Валентина Реймонда (Швейцарія), Кирила Карабиця (Борнемут, Англія).
Звучали також твори у авторському виконанні, зокрема композитора і диригента Володимира Рунчака (Київ).
Своїм мистецтвом порадували одеських меломанів такі віртуози-інструменталісти та вокалісти як Тетяна Миколаєва, Віктор Третьяков, Микола Петров, Володимир Крайнєв, Юрій Башмет, Олег Каган, Ірина Архипова, Едуард Грач, Михайло Плетньов, Олег Криса, Елісо Вірсаладзе, Тетяна Гринденко, Володимир Віардо, Максим Венгеров, Петро Андршевський, Борис Березовський, Франческо Лібетта, Пьєтро де Марія, Сем Хейвуд, Дора Шварцберг, Ніна Коган, Юліан і Данило Мілкіси, Ігор Ойстрах, Вадим Рєпін, Євген Кисін, Сергій Крилов, Ольга Бородіна, Марія Гулегіна, Євген Могилевський, Максим Федотов, Олександр Князєв, Борис Блох, Олексій Ботвінов, Анатолій Баженов, Людмила Войнаровська (сопрано).
Запам'яталися виконавці молодшої генерації – Іліан Гирнец, Назарій Пилатюк, Олексій Гуляницький (молодший), Євген Кострицький (нині концертмейстер оркестру), Євген Погрібний (тенор), Єгор Єгоров, Катерина Кулікова, Антоній Баришевський та інші.
У різні роки в оркестрі працювали високопрофесійні музиканти, що зробили вагомий внесок у розвиток вітчизняного музикального мистецтва:
Високий професіоналізм, виконавська майстерність оркестрантів гарантує високу якість виконання музики, осягнення авторської думки, уможливлює часом у досить стислий термін опанувати нові твори різних епох, музичних шкіл, стилів і напрямків. Важливу роль у цьому процесі відіграють концертмейстери:
Високе звання «Заслужений артист України» присвоєне:
«Заслужений артист Грузії» – Степану Апостолу (валторни).
Регулярна концертна діяльність НОФО, підготовка його виступів та інформування загалу можливі завдяки наполегливій організаційній роботі адміністрації оркестру, його багаторічних працівників:
Оркестр розширив репертуар західноєвропейської та північно- та латиноамериканської симфонічної музики.
Вперше в Одесі були виконані ІІ, ІІ, VI, ІХ симфонії Малера, VІІІ симфонія Антона Брукнера, «Чотирі останні пісні» Ріхарда Штрауса, Варіації «Енігма» Едварда Елгара, Три уривки із «Воццека» Альбана Берга, «Планети» Густава Холста, «Салон Мехіко» і «Портрет Лінкольна» Аарона Копленда, симфонія «Ієремія» Леонарда Бернстайна, «Canto Llano» Едуардо Мартурета та багато інших творів класиків та сучасних композиторів.
Серед безперечних заслуг НОФО та його нинішнього керівника популяризація української симфонічної музики, яка раніше не записувалася. Так, 1995 року оркестр і Х. Ерл спільно з британською фірмою ASV здійснили записи творів Р. Глієра, Є. Станковича, згодом М. Колесси і М. Скорика.
У березні 2001 року Австрійським радіо у Віденському Мюзикферайні здійснено запис П'ятої симфонії П. І. Чайковського, який отримав Гран-прі у номінації «Кращий класичний альбом» в Just Plain Folks 2002 Music Awards (Голівуд, США).
Див. також додаток: «Репертуар НОФО»
Місце постійної прописки НОФО – приміщення Одеської філармонії, у розпорядженні якої пам'ятка архітектури к. ХІХ ст. (колишня купецька біржа), зведена за проектом архітекторів В. І. Прохаски, В. О. Домбровського і О. І. Бернардацци у стилі неоренесансу. На сьогодні за архітектурою та кількістю місць (1200) це один із найкращих філармонійних залів на теренах східної Європи.
Останнім часом значно покращилися акустичні характеристики Великого концертного залу, завдяки реконструкції сцени і частково залу 1996-го та у 2001-2002 роках, завдяки виконанню рекомендацій провідного американського спеціаліста з архітектурної акустики Рассела Джонсона (Russell Johnson). Однак, у цьому плані важливо довести справу до логічного завершення, що дозволило б у перспективі здійснювати записи музики безпосередньо під час виконання у Великому концертному залі.
За останні двадцять років своєї діяльності оркестр побував з гастрольними виступами в 15 країнах світу на трьох континентах (одна поїздка в Австралію, три поїздки до США і дев’ять у Європу).
Оркестру аплодувала публіка Мюзикферайну у Відні, Барбикен-Холлу у Лондоні, філармонії в Кельні, Національної аудиторії у Мадріді, у Великому залі Московської консерваторії, Карнегі-Холлі у Нью-Йорку, Кеннеді Центрі у Вашингтоні, залі Генеральної Асамблеї ООН, Великому залі Санкт-Петербурзької філармонії ім. Д. Шостаковича, на багатьох концертних майданчиках міст України. Так, лише у Києві відбулося двадцять вісім таких виступів.