L'Orchestre Colonne doit son nom à son illustre fondateur, le violoniste et chef d'orchestre Édouard Colonne, né en 1838 à Bordeaux. Remarqué par l'éditeur de musique Georges Hartmann au printemps 1873, celui-ci l'engage à la tête du Concert national qu'il vient de fonder au Théâtre de l'Odéon en réaction à la programmation de la Société des concerts du Conservatoire. Tous deux partagent alors un même objectif : faire connaître à un large public les compositeurs français et étrangers de leur temps.

Cette première tentative échoue financièrement, mais c'est une déconvenue qui n'arrête pas le jeune chef Édouard Colonne qui crée alors son propre orchestre : l'association artistique des Concerts Colonne. Celle-ci s'installe au Théâtre du Châtelet dès novembre 1873 - le nom d'Édouard Colonne sera d'ailleurs donné plus tard à une des rues longeant le théâtre.

Les Concerts Colonne se consacrent dès lors à défendre avec passion la musique contemporaine, mettant en avant les jeunes compositeurs d'alors tels que Saint-Saëns, Massenet, Fauré, d'Indy, Charpentier, Debussy, Dukas, Ravel, ou encore Wagner et Richard Strauss. Parallèlement, la formation s'attache à faire revivre des œuvres oubliées telle que la Damnation de Faust d'Hector Berlioz, un véritable triomphe - pièce jouée six dimanches de suite devant la ferveur du public.

Précurseur, l'orchestre invite les grands solistes de l'époque (Sarasate, Pugno, Ysaÿe...), et c'est l'une des premières formations à faire appel à des chefs étrangers, tels que Mottl ou Weingartner. Mais ce sont surtout les plus grands compositeurs, Mahler, Tchaïkovsky, Debussy, Grieg, R. Strauss ou Prokofiev qui viennent y diriger ou faire jouer leurs propres œuvres. L'orchestre s'inscrit ainsi au premier plan de l'histoire musicale française et devient un acteur essentiel de l'effervescence culturelle parisienne.

En 1910, c'est Gabriel Pierné, ami de Debussy, qui succède à Édouard Colonne à la tête de l'orchestre. Viennent ensuite Paul Paray (1932), Charles Münch (1956) et Pierre Dervaux (1958) en qualité de président-chef d'orchestre ; par la suite, le compositeur Marcel Landowski et le chef Armin Jordan présideront aux destinées de l'association mais sans en assurer la direction musicale.

Parallèlement à sa saison de concerts, l'orchestre honore de nombreux partenariats avec les acteurs les plus divers. Il a ainsi très souvent participé à la saison de ballet de l'Opéra National de Paris. L'orchestre prête également son concours à de nombreuses autres manifestations culturelles prestigieuses : opéras à l'Opéra Comique et à Bercy (Aïda, Turandot, Nabucco), spectacles au Théâtre de l'Odéon (Kurt Weill et Zarzuela), à Bercy (Cadre Noir de Saumur, Massive Attack)... Il a participé en mars 2014 au gala donné en l'honneur des présidents chinois et français à l'Opéra Royal du Château de Versailles.

L'Orchestre Colonne a également contribué à des tournages de films (Fauteuil d'orchestre, OSS 117...) et enregistre régulièrement des bandes originales de films ou de téléfilms.