Historia Polskiej Orkiestry Radiowej sięga lat przedwojennych. W 1945 roku kierownictwo orkiestry objął Stefan Rachoń. Kolejnymi dyrektorami artystycznymi orkiestry byli: Włodzimierz Kamirski, Jan Pruszak, Mieczysław Nowakowski, Tadeusz Strugała (za kadencji którego orkiestra uzyskała dzisiejszą nazwę i przeniosła się do nowej siedziby – Studia Koncertowego Polskiego Radia im. Witolda Lutosławskiego), Wojciech Rajski i Łukasz Borowicz. Od lutego 2015 roku na stanowisko Dyrektora Artystycznego POR został powołany Michał Klauza.
Nawiązana w 2008 roku współpraca z Wielkanocnym Festiwalem im. Ludwiga van Beethovena zaowocowała udziałem zespołu w cyklu prezentującym koncertowe wykonania mniej znanych oper, które wydawane były również na płytach. Wykonano takie dzieła jak: Lodoïska Cherubiniego (2008), Berggeist Spohra (2009), Euryanthe Webera (2010), Maria Padilla Donizettiego (2011), L’amore dei tre re Italo Montemezziego (2012), pierwotna wersja Simona Boccanegry Verdiego (2013) oraz Ifigenia na Taurydzie Glucka (2014).
We współpracy z wytwórnią cpo nagrania radiowe utworów Panufnika pod dyrekcją Łukasza Borowicza ukazały się na 4 płytach kompaktowych i zostały uhonorowane International Classical Music Award (2015). Na rynku są dostępne płyty z wybitnymi polskimi śpiewakami: Piotrem Beczałą (Orfeo), Mariuszem Kwietniem (harmonia mundi) i z Arturem Rucińskim (Polskie Radio).
Pod nową dyrekcją POR kontynuuje dotychczasową linię programową, prezentując i nagrywając zapomniane utwory, szczególnie polskich kompozytorów. Niedzielne koncerty w Studiu im. Witolda Lutosławskiego prowadzili najwybitniejsi polscy dyrygenci, m.in. Jerzy Maksymiuk, Antoni Wit, Marek Pijarowski, José Maria Florêncio.