Gegründet im Jahr 1918 vom Ministerrat der Ukraine, gilt das Symphonieorchester der Ukraine als eines der besten Orchester in Osteuropa.

Erster Dirigent des Orchesters war Oleksander Horilyj. Natan Rachlin war künstlerischer Leiter des Orchesters von 1937 bis 1962.

Chefdirigenten des Orchesters waren Stefan Turchak, Volodymyr Kozhuchar, Fedir Hlushchenko, Igor Blazhkov und Theodore Kuchar. Auch die Dirigenten Leopold Stokowski, Igor Markevitch, Kurt Sanderling, Evgeny Mravinsky, Kiril Kondrashin, Evgeny Svetlanov und Gennady Rozhdestvensky arbeiteten mit dem Orchester.

Zahlreiche namhafte Solisten konzertierten mit dem NSOU, wie Artur Rubinstein, Yehudi Menuhin, Isaac Stern, David Oistrach, Svatoslav Richter, Mstislav Rostropovich, Emil Gilels, Leonid Kogan, Gidon Kremer, Oleh Krysa, Monserrat Caballe, Jose Carreras und Juan Diego Flores. Berühmte Komponisten wie z.B. Sergej Prokofieff, Dmitri Schostakowitsch, Aram Khatchaturian u.a. betrauten das NSOU mit der Uraufführung ihrer Werke. Innerhalb kürzester Zeit hat sich das NSOU internationale Anerkennung erworben.

Nach dem Auftritt in Moskau kommentierte Dmitri Schostakowitsch: „ Dieses Orchester besteht aus einer Gemeinschaft von Musikern, die man wahrscheinlich nirgendwo anders findet… Das Orchester konzertiert auf höchstem Niveau. Die verschiedenen Solisten und Instrumentalgruppen innerhalb des Orchesters spielen aussergewöhnlich und ergänzen sich wunderbar – wie die größten Sinfonieorchester der Welt“.

Seit 1993 hat das NSOU mehr als 1000 Tonträger mit ukrainischem und internationalem Repertoire herausgebracht. Die meisten dieser Aufnahmen haben international höchste Anerkennung erfahren. 1994 lobte die Australische Rundfunkgesellschaft (ABC) die Aufnahme von Boris Lyatoshynskys Sinfonien Nr. 2 und 3 als „Die beste Einspielung des Jahres“. Die CD von Silvestrovs „Requiem for Larissa“ wurde 2005 für einen Grammy nominiert. Vier Jahre später wurde die CD mit Violinkonzerten von Bloch und Lees ebenfalls für einen Grammy nominiert.

Das NSOU unternahm erfolgreiche Konzertreisen durch Australien, Österreich, Bahrain, Belgien, Weissrussland, China, Tschechische Republik, Dänemark, Frankreich, Deutschland, England, Hong Kong, Iran, Italien, Japan, Kasachstan, Libanon, Niederlande, Oman, Polen Portugal, Russland, Slowakei, Spanien, Schweiz und die Vereinigten Arabischen Emirate.

Seit April 1999 ist Volodymyr Sirenko künstlerischer Leiter und Chefdirigent des NSOU.