1978年6月、宮城フィルハーモニー協会(当時)の社団法人化に伴い、本格的なプロのオーケストラとして活動を開始。

1983年4月、音楽総監督に故芥川也寸志氏を迎えてから飛躍的な発展を遂げ、 その変貌振りは日本の他のオーケストラからも注目を集めた。

1989年4月、仙台市の政令指定都市移行を機に、 本拠地の都市名を冠にした「仙台フィルハーモニー管弦楽団」と改称。 芥川氏の没後、音楽監督に外山雄三氏が就任した。
1992年4月、仙台市、宮城県、民間からの拠出により財団法人仙台フィルハーモニー管弦楽団を設立。

仙台と東京でオペラ支倉常長「遠い帆」（三善晃作曲）を初演。数々の賞を受賞するなど絶賛を博し、翌2000年にも好評に応え、仙台、東京で再演した。

3月、初の海外公演として、オーストリア（ウィーン、リンツ、リート、フィラハ）及びイタリア（ローマ）で5公演を行い各地で高い評価を得た。

1995年の第2回若い音楽家のためのチャイコフスキー国際コンクール、仙台国際音楽コンクールでは、 2001年の第1回から2007年の第3回においてホストオーケストラを務め、その成功に大きく貢献した。

2003年には創立30周年、2005年3月には記念すべき第200回定期演奏会を迎えるなど、市民に愛されるオーケストラとして着実な歩みを続けている。

楽団創立40周年を迎える。
3月には独立行政法人国際交流基金の依頼によりロシア（モスクワ、サンクトペテルブルグ）で被災地の代表として演奏し、震災後、世界各地から寄せられた支援への感謝と、音楽によって力を得ながら復興に向かう被災地の姿を伝え、その役割を果たした。

2014年5月第282回定期演奏会より、東日本大震災の被災者を招待する 復興パートナーシート を導入。

2016年4月定期演奏会が記念すべき第300回を数え、加えて東京特別演奏会をサントリーホールで開催。同公演はNHK-Eテレにより全国放送されたほか、東日本大震災後の仙台フィルの活動を追ったドキュメンタリー番組「音楽になにができますか」も放送され、内外で大きな反響を呼んだ。 7月JR仙台駅の発車メロディーを演奏し、仙台を訪れる多くの人に親しまれている。

2017年3月仙台市の主催により「仙台フィル熊本応援コンサート」を実施、楽団員10名が熊本地震の被災地を訪問して演奏を届けた。

現在、年間9回18日間にわたり開催する定期演奏会をはじめとして、特別演奏会、依頼演奏会、音楽鑑賞教室など演奏回数は年間110回を超え、東日本エリアを中心に全国各地で意欲的な活動を展開している。