Iako postoji već od 1850. godine,  za godinu osnutka stalnoga kazališnog orkestra presudna je 1863. kada tadašnji ravnatelj kazališta Josip Freudenreich uvodi u repertoar operetu. Dolaskom Ivana pl. Zajca i utemeljenjem Opere 1870. godine ustanovljen je stalni operni orkestar koji Zajc popunjava učiteljima s muzičke škole Hrvatskoga glazbenog zavoda, povećavši broj glazbenika na 24. Uz stalne operne i operetne predstave orkestar Hrvatskoga narodnog kazališta izvodi,  već od 1871. godine, simfonijsku glazbu na koncertima, na repertoaru kojih su djela domaćih i stranih skladatelja.

Nakon  Prvoga svjetskog rata orkestar se povećao i brojao je 51 glazbenika, da bi se do danas, smjenama generacija, i dalje povećavao te ima 77 stalnih članova, koji su svi akademski obrazovani.

Uz sudjelovanje u brojnim opernim i baletnim produkcijama u matičnoj kući, mnogi članovi orkestra nastupaju izvan Hrvatskoga narodnog kazališta u Zagrebu u komornim ansamblima i sa Zagrebačkom filharmonijom.

U orkestru Hrvatskoga narodnog kazališta djelovali su brojni ugledni glazbenici poput Milana Sachsa, Krešimira Baranovića, Ferdinanda Roje, Dragutina Aranyja, Milana Grafa (suosnivača Zagrebačke filharmonije) te mnogi drugi. Orkestrom Hrvatskoga narodnog kazališta u Zagrebu ravnali su brojni svjetski ugledni dirigenti kao Richard Strauss, Lovro pl. Matačić, Boris Papandopulo, Oskar Danon, Samo Hubad, Lamberto Gardelli, Milan Horvat, Nikša Bareza, Vjekoslav Šutej, Igor Kuljerić, Vladimir Kranjčević, Miro Belamarić, Pavle Dešpalj i drugi.

Koncertni majstori:

Mojca Ramušćak
Vlatka Peljhan
Ivan Jakšeković, zamjenik koncert majstora

Prve violine:  

Dario Pavlaković
Slavica Pajić
Gordana Štrk
Ida Cavaliere
Martina Drakulić
Lujza Vukičević
Barbara Polšek Sokolović
Zvonimir Krpan

Druge violine:

Mislav Pavlin, vođa dionice
Viktorija Gubo, vođa dionice
Eva Bokun, zamjenica vođe dionice
Nina Šincek
Gordana Šoštarić
Minja Vujović
Božena Barišić
Luka Kojundžić
Ivo Martinović

Viole:

Danko Burić, vođa dionice
Natalia Anikeeva, vođa dionice
Marta Bergovec Mirosavljević, zamjenica vođe dionice
Verica Peršin
Ana Marija Nabiullin
Parvaz Salimov
Vjekoslav Lujić

Violončela:

Adam Chelfi, vođa dionice
Tonka Javorović, vođa dionice
Lidija Suchanek Plantarić, zamjenica vođe dionice
Augustin Mršić
Snježana Radinčić Hodonj
Petra Kušan
Romana Rucner
Tonko Marković

Kontrabasi:

Žorž Draušnik, vođa dionice
Jurica Štelma, vođa dionice
Ivan Gazibara, zamjenik vođe dionice
Jerko Bedić
Mihael Ros

Harfe:

Hana Paraušić
Milica Pašić

Flaute:

Snježana Martinjak Jerbić, 1. flauta
Ana Benić Šalinović, 1. flauta
Marijana Jarža, 2. flauta, pikolo
Marta Šomođi Homan, 3. flauta, pikolo

Oboe:

Jelena Iličić, 1. oboa
Iva Ledenko Palatinuš, 1. oboa
Sanae Mizukami, 2. oboa
Željka Barišić Pulig, 3. oboa, engleski rog

Klarineti:

Bogdan Bikicki, 1. klarinet
Bruno Philipp, 1. klarinet
Zvonimir Margetić, 2. klarinet
Danijel Martinović, 3. klarinet, bas klarinet, Es klarinet

Fagoti:

Istvan Matay, 1. fagot
Ivana Vešović Onyenweuzo, 1. fagot
Vladimira Horvat Čolić, 2.fagot

Rogovi:

Ksenija Reljić, 1. rog
Antonio Pirrotta, 1. rog
Vinko Rožić, 2. rog
Srđan Peić, 3. rog
Mirela Janić, 3. rog
Marko Novak, 4. rog

Trube:

Stjepan Filipić, 1. truba
Luka Buljan, 1. truba
Tomislav Paver, 2. truba
Renko Donđivić, 3. truba

Tromboni:

Alan Bošnjak, 1. trombon
Ivan Bošnjak, 1. trombon
Hrvoje Sironić, 2. trombon
Bruno Petak, 3. trombon, bas trombon

Tuba:

Željko Kertez

Timpani:

Marko Mihajlović
Mario Čavlek

Udaraljke:

Davor Marinac, vođa dionice
Andrea Pedron