Auf Initiative von Robert Lang, seinerzeit Musikdirektor der damaligen Hagener Konzertgesellschaft, wurde 1907 ein 42 Mann starkes Orchester gegründet und Hans Pelz zum künstlerischen Leiter ernannt. Damit hatte Hagen das erste städtische Orchester Westfalens. Nach viel versprechenden Anfängen musste das Orchester seinen Spielbetrieb, bedingt durch den Ersten Weltkrieg, zeitweise unterbrechen, konnte aber schon 1919 unter der neuen Leitung von Hans Weisbach wieder regelmäßig konzertieren. In der Zeit der Weltwirtschaftskrise kündigte die Stadt Hagen ihrem Orchester; Konzert- und Operngastspiele sowie feste Engagements auf Norderney und in Zopott überbrückten diese Zeit.
Während des »Dritten Reichs« wird das Orchester dann wieder mit einer Stärke von 46 Musikern in den städtischen Dienst übernommen. In dieser Zeit ist Hans Herwig städtischer Musikdirektor, bis er 1943 nach Luxemburg wechselt. Zwei Jahre später wird dem Orchester abermals gekündigt, und seine Arbeit wäre wohl dem Krieg zum Opfer gefallen, wenn nicht der damalige Oberbürgermeister Ewald Sasse mit Hilfe des Kulturdezernenten, Stadtbaurat Dr. Hübler, der Leiterin der Kulturverwaltung, Hildegard Uhlenbrauck, und Erich Illinger weiterhin Konzerte organisiert und schließlich die Neuformierung des städtischen Orchesters in die Wege geleitet hätte.
In den folgenden Jahrzehnten steigt die Zahl der Musiker auf 52, und Berthold Lehmann löst den amtierenden GMD Klaus Nettstraeter ab. 1964 wird das Programm des Orchesters um die »Hagener Musiktage« ergänzt, die von nun an jährlich stattfinden. Die Mitarbeit verschiedener Chöre aus der Umgebung bereichert die Veranstaltungen.
Generalmusikdirektor Reinhard Schwarz, der ab 1970 Lehmanns Aufgaben übernimmt, bemüht sich verstärkt um die Jugendarbeit und ruft erstmals Projekte in Zusammenarbeit mit Schulen ins Leben. Im Rahmen dieses Engagements für die Jugend wird 1979 erstmalig ein Musikwettbewerb ausgeschrieben. In den folgenden Jahren kommt es durch die kontinuierliche künstlerische Aufbauarbeit des GMD Michael Halász zu einer Verdoppelung der Besucherzahlen. Ab 1982 bietet die damals hoch moderne neue Stadthalle mit ihren rund 1.600 Plätzen dem Orchester und seinem so erfreulich gewachsenen Publikum eine feste Heimstatt.
1990 übernimmt Gerhard Markson die Position des Hagener Generalmusikdirektors und verstärkt neben seiner Arbeit im Opernbereich auch das überregionale Engagement des Orchesters.
Mit der Saison 1997/1998 kommt es zu einer Kooperation mit der Südwestfälischen Philharmonie Hilchenbach. Diese vor allem politisch gewollte Entscheidung sichert den Fortbestand beider Orchester. Unter dem neuen Generalmusikdirektor Georg Fritzsch erleben Hörer in Hagen und der gesamten Region Südwestfalen glanzvolle musikalische Höhepunkte. Dennoch scheitert der Orchesterverbund aus finanziellen Gründen, und so werden beide Orchester im August 2002 wieder in die Eigenständigkeit entlassen.
Das Philharmonische Orchester hat seit seinem Bestehen immer in enger Anbindung an das Theater Hagen, dem Opernhaus der Stadt, gewirkt und in seinem neuen GMD Antony Hermus einen überaus profilierten künstlerischen Leiter gewinnen können, der die reiche Tradition dieses Klangkörpers fortführen wird. Neben der Pflege und Erweiterung des Repertoires gehört es zu Hermus' wichtigsten Zielen, dem Orchester wieder neue und jüngere Hörerschichten zu erschließen.
Schon im Oktober 2004 war das Philharmonische Orchester Hagen mit seinem Generalmusikdirektor Antony Hermus Dirigent des Festlichen Abschlusskonzertes der "Internationalen Herbsttage für Musik Iserlohn" - die gemeinsamen Interpretationen mit dem Gastkünstler David Geringas (Violoncello) wurden von Publikum und Mitwirkenden begeistert aufgenommen.