Dyrektorzy artystyczni i pierwsi dyrygenci (od 2000) Gabriel Chmura (2001–2007) Jacek Kaspszyk (2009–2012) (2012–2019) Lawrence Foster (2019–2023) Marin Alsop (od 2023)
Dyrygenci i współpracownicy mały|Jan Krenz, kierownik artystyczny orkiestry w latach 1953–1968 oraz jej dyrygent honorowy
Funkcję pierwszego dyrygenta gościnnego Narodowej Orkiestry Symfonicznej Polskiego Radia pełnił m.in. Stanisław Skrowaczewski, a dyrygenta honorowego – Jan Krenz. Rolę doradcy artystycznego pełnił do grudnia 2014 roku Jerzy Semkow. W sezonie 2019/2020 pierwszym dyrygentem gościnnym NOSPR został , natomiast w styczniu 2023 roku dyrygentem-rezydentem został .
Prawykonania swoich utworów powierzali orkiestrze m.in.: Witold Lutosławski, Wojciech Kilar, Henryk Mikołaj Górecki i Krzysztof Penderecki.