1969年リヨン市の本格的なオーケストラとしてローヌ・アルプス管弦楽団の名で創設、初代音楽監督にルイ・フレモーを迎える。1983年に新たにリヨン歌劇場のオーケストラが誕生した後は、名称を現在のリヨン管弦楽団に変え、もっぱら交響楽のレパートリーに取り組んでいる。
　 セルジュ・ボド、エマヌエル・クリヴィヌ、デイヴィッド・ロバートソンら歴代の音楽監督のもと発展を遂げ、ロンドン・プロムスやカーネギーホールなどヨーロッパ、アメリカの各地にツアーし、日本も3度訪れている。2002年にはパリ・シャトレ座でソプラノのジェシー・ノーマンとシェーンベルク「期待」およびプーランク「声」を演奏。ソリストにはこのほか、アルゲリッチ、ツィメルマン、ルプー、ヨーヨー・マ、レーピン、キーシン、エマール、シャハムらトップ・アーティストが名を連ね、ベリオ、ペンデレツキら現代を代表する作曲家も自作を指揮。数多くの新作初演も手掛けている。録音も「バルトーク作品集」「ブーレーズ作品集」はじめ注目すべきレパートリーをリリース。
　 2005年9月、準・メルクルがロバートソンを継いで音楽監督に就任。