Das Philharmonische Orchester Hagen wurde im Jahr 1907 als erstes städtisches Orchester Westfalens auf Initiative des damaligen Musikdirektors der Hagener Konzertgesellschaft Robert Laugs gegründet.
Nach Unterbrechungen während der beiden Welkriege konnte bereits im Januar 1946 der Spielbetrieb wieder aufgenommen werden.

Auf Klaus Nettstraeter folgte im Jahr 1949 Berthold Lehmann als Generalmusikdirektor.
Generalmusikdirektor Reinhard Schwarz, der ab 1970 Lehmanns Aufgaben übernahm, bemühte sich verstärkt um die Jugendarbeit.
In den folgenden Jahren kam es durch die kontinuierliche Aufbauarbeit des GMD Michael Halász zu einer Verdoppelung der Besucherzahlen. Ab 1982 bot die neue Stadthalle Hagen dem Orchester und seinem so erfreulich gewachsenen Publikum eine neue Spielstätte.
1990 übernahm Gerhard Markson die Position des Hagener Generalmusikdirektors und verstärkte neben seiner Arbeit im Opernbereich das überregionale Engagement des Orchesters. Nach einer fünfjährigen Kooperation mit der Südwestfälischen Philharmonie Hilchenbach und unter der musikalischen Leitung von GMD Georg Fritzsch wurde das Orchester im August 2002 wieder eigenständig. 
2004 übernahm der Niederländer Antony Hermus die Leitung des Philharmonischen Orchesters, das sich neben seiner traditionellen engen Anbindung an das Theater der Stadt Hagen zum Ziel setzte, neue und jüngere Hörerschichten zu erschließen.
Erstmals konnte anlässlich des 100-jährigen Bestehens des Orchesters 2007/08 eine umfassende Reihe mit Cross-Over-Konzerten ins Leben gerufen werden.
Internationale Beachtung fand die Ersteinspielung von Hans Rotts Suite für Orchester E-Dur, erschienen zusammen mit der Hamburger Fassung der Ersten Symphonie von Gustav Mahler.

Seit der Spielzeit 2008/09 ist Florian Ludwig Generalmusikdirektor der Stadt Hagen. Mit ihm musiziert das Philharmonische Orchester Hagen ein außergewöhnlich breites Repertoire, das sowohl alle Epochen der klassischen Orchestermusik als auch Crossover-Projekte mit Bands aus dem Jazz-, Rock- und Popbereich mit einschließt. Einen weiteren Schwerpunkt bilden musikvermittelnde Projekte mit und für Kinder und Jugendliche.

Seit 2004 wirkte das Philharmonische Orchester Hagen schon mehrfach bei den Internationalen Herbsttagen für Musik in Iserlohn mit und sorgte unter Leitung von Anthony Hermus und Florian Ludwig mit Gastkünstlern wie David Geringas (Violoncello), Anthony und Joseph Paratore (an zwei Klavieren), Ralph Manno (Klarinette), Bruno Leonardo Gelber (Klavier), Akiko Suwanai (Violine), Reinhold Friedrich (Trompete), Radek Baborák (Horn) und Guy Braunstein (Violine) für Begeisterung.