Chór Filharmonii Narodowej rozpoczął profesjonalną działalność artystyczną w 1953 roku pod kierunkiem Zbigniewa Soi. Kolejnymi kierownikami chóru byli: Roman Kuklewicz (1955–1971), Józef Bok (1971–1974), Antoni Szaliński (1974–1978) i Henryk Wojnarowski (1978–2016). Od 2017 roku dyrektorem chóru jest Bartosz Michałowski.
Zespół koncertował w najważniejszych ośrodkach muzycznych Europy, współpracując z wybitnymi orkiestrami, m.in. Berliner Philharmoniker. Ważnymi wydarzeniami w historii chóru były udziały w spektaklach operowych w mediolańskiej La Scali, weneckim Teatro La Fenice i teatrach operowych w Pesaro, Palermo i Paryżu. Chór trzykrotnie brał udział w uroczystych koncertach organizowanych dla Jana Pawła II w Watykanie.
Zespołem dyrygowali wybitni polscy i zagraniczni mistrzowie batuty, m.in. Gary Bertini, Andrzej Boreyko, Sergiu Comissiona, Henryk Czyż, Jacek Kaspszyk, Kazimierz Kord, Jan Krenz, Witold Lutosławski, Lorin Maazel, Jerzy Maksymiuk, Kurt Masur, Zubin Mehta, Seiji Ozawa, Krzysztof Penderecki, sir Simon Rattle, Witold Rowicki, Jerzy Semkow, Giuseppe Sinopoli, Stanisław Skrowaczewski, Leopold Stokowski, Igor Strawiński, Stanisław Wisłocki, Antoni Wit, Bohdan Wodiczko.
Ogromny repertuar Chóru Filharmonii Narodowej obejmuje kilkaset dzieł oratoryjnych i utworów a cappella różnych epok – od średniowiecza do współczesności. Szczególne miejsce zajmuje w nim muzyka polska, a zwłaszcza twórczość Krzysztofa Pendereckiego. Zespół wykonywał wszystkie jego dzieła oratoryjne i a cappella. Wydana w 2016 roku pierwsza płyta z cyklu Penderecki conducts Penderecki uhonorowana została najbardziej prestiżową nagrodą światowego przemysłu fonograficznego – Grammy 2017. Sześć wcześniejszych nagrań uzyskało nominacje do tej nagrody (pięć płyt z dziełami Pendereckiego, jedna z utworami Karola Szymanowskiego). Nagrania kompletu mszy Stanisława Moniuszki nagrodzone zostały Fryderykiem oraz Złotym Orfeuszem – Arturo Toscanini francuskiej Académie du Disque Lyrique. Zespół zdobył także nagrodę Fryderyk za swoje dokonania fonograficzne w latach 2011, 2018 i 2020, a ostatni album Chóru, zatytułowany Paweł Łukaszewski. The Adoration, który ukazał się w 2024 roku, otrzymał nominację do tej nagrody.