Коллектив ведет свою историю со времен «великого немого», когда в сентябре 1924 года в московском кинотеатре «Арс» на Тверской место перед экраном занял не пианист-тапер, а оркестр. Музыкальное сопровождение фильмов имело успех у зрителей, и вскоре коллектив, которым руководил композитор и дирижер Давид Блок, стал играть и в других кинозалах. Отныне и навсегда судьба оркестра была связана с кинематографом. В 1938 году оркестр, до этого момента не имевший постоянного состава, был приписан к студии «Союздетфильм». В 1943 году оркестр и хор «Союздетфильма» были выделены в самостоятельную единицу, коллектив получил статус государственного.
Оркестр внес свою лепту в создание лучших фильмов довоенного и военного времени выдающихся режиссеров Сергея Эйзенштейна, Всеволода Пудовкина, Григория Александрова, Григория Козинцева, Ивана Пырьева. Во время войны был эвакуирован в Среднюю Азию, продолжая непрерывно работать практически над всеми отечественными фильмами и фронтовой хроникой. 1944 год ознаменовался двумя историческими событиями: оркестр принял участие в записи музыки Сергея Прокофьева к фильму «Иван Грозный» Сергея Эйзенштейна и дал концерт к своему двадцатилетию в Колонном зале Дома Союзов, который открывала только что записанная музыка Дмитрия Шостаковича к фильму «Зоя» Лео Арнштама.
В послевоенные десятилетия оркестр записывает музыку ко множеству фильмов, среди которых «Баллада о солдате» Григория Чухрая с музыкой Михаила Зива, «Война и мир» Сергея Бондарчука с музыкой Вячеслава Овчинникова, «Операция “Ы” и другие приключения Шурика», «Кавказская пленница», «Бриллиантовая рука», «Двенадцать стульев», «Иван Васильевич меняет профессию» Леонида Гайдая с музыкой Александра Зацепина, «Тот самый Мюнхгаузен» Марка Захарова (музыка Алексея Рыбникова), «Мэри Поппинс, до свидания!» Леонида Квинихидзе (музыка Максима Дунаевского), «Место встречи изменить нельзя» Станислава Говорухина (музыка Евгения Геворгяна), «Москва слезам не верит» Владимира Меньшова (музыка Сергея Никитина), «Покровские ворота» Михаила Козакова (музыка Георгия Гараняна) и многие другие.
В 1993 году оркестр возглавил Сергей Скрипка, сумевший сохранить коллектив и поддержать его высокий исполнительский уровень. В числе работ оркестра последних лет – запись музыки Эдуарда Артемьева, Юрия Красавина, Артема Васильева, Анджело Бадаламенти и других композиторов к фильмам и сериалам «Солнечный удар» Никиты Михалкова, «Щелкунчик и Крысиный король», «Белые ночи почтальона Алексея Тряпицына» Андрея Кончаловского, «Ликвидация», «Тихий Дон» и «Жизнь и судьба» Сергея Урсуляка, «Брестская крепость» и «Спитак» Александра Котта, «Достоевский», «Бесы» и «Меморандум Парвуса» Владимира Хотиненко, “Weekend” и «Конец прекрасной эпохи» Станислава Говорухина, «Время первых» Дмитрия Киселёва, «Легенда № 17» и «Экипаж» Николая Лебедева, «Сталинград» Фёдора Бондарчука, «Хождение по мукам» Константина Худякова, «Дух Соноры» (по рок-опере «Звезда и смерть Хоакина Мурьеты») и «Литургия оглашенных» Алексея Рыбникова, «Медный всадник России» Василия Ливанова, «Собибор» Константина Хабенского и многим другим.
С оркестром сотрудничали лучшие отечественные композиторы – Исаак Дунаевский, Сергей Прокофьев, Дмитрий Шостакович, Георгий Свиридов, Эдисон Денисов, Альфред Шнитке, София Губайдулина, Андрей Петров, Родион Щедрин, Андрей Эшпай, Гия Канчели, Эдуард Артемьев, Геннадий Гладков, Владимир Дашкевич, Евгений Дога и другие. В разные годы за его пультом стояли Давид Блок, Александр Гаук, Василий Небольсин, Григорий Гамбург, Николай Аносов, Арий Пазовский, Николай Голованов, Геннадий Рождественский, Евгений Светланов, Марк Эрмлер, Газиз Дугашев, Вероника Дударова, Юрий Силантьев, Арнольд Ройтман, Эмин Хачатурян, Юрий Николаевский, Владимир Васильев, Мартин Нерсесян, Давид Штильман, Константин Кримец, Николай Соколов. С коллективом выступали Давид Ойстрах, Эмиль Гилельс, Иван Козловский, Мстислав Ростропович, Галина Вишневская, Борис Гмыря, Владимир Крайнев, Даниил Шафран, Александр Слободяник, Михаил Плетнёв, Дмитрий Хворостовский.
Оркестр – один из самых мобильных российских коллективов, способных играть в любых больших и малых составах, трансформироваться в эстрадный и джазовый ансамбль, совмещать концертную деятельность со студийной работой. Постоянно участвует в абонементах Московской филармонии, лучшими среди которых стали «Живая музыка экрана» на сцене Концертного зала имени Чайковского и «Кино без границ» в зале «Филармония-2». Свыше двух десятков лет сотрудничал с выдающимся лектором-музыковедом Светланой Виноградовой. Участник музыкальных фестивалей «Декабрьские вечера Святослава Рихтера», «Музыка друзей», «Московская осень», «Славянский базар», Фестиваль российской культуры в Индии, крупных телевизионных концертных проектов, среди которых «Призрак оперы» на Первом канале и «Большая опера» на телеканале «Культура». В 2013 году оркестр был удостоен Гранта Президента Российской Федерации в области культуры и искусства.
