Wielka orkiestra symfoniczna, składająca się często z nawet 80 muzyków, wykształciła się w wieku XIX, w okresie neoromantyzmu. Jednak zalążki orkiestry symfonicznej możemy odnaleźć już w barokowych orkiestrach operowych. Składały się one przede wszystkim z grupy instrumentów smyczkowych (o wiele mniej licznej niż dzisiejsza orkiestra) oraz z instrumentu klawiszowego wykonującego partię basso continuo. Czasami w jej skład wchodziły także pojedyncze instrumenty dęte drewniane.

Orkiestra powiększyła swój skład w wieku XVIII, kiedy to Haydn i Mozart zaczęli pisać symfonie. Zrezygnowano wtedy z techniki basso continuo - instrument klawiszowy przestał wchodzić w skład orkiestry, a rolę podstawy basowej zaczęły pełnić wiolonczele, które najczęściej grały w unisonie z kontrabasami. Zwiększono liczbę instrumentów smyczkowych, a instrumenty dęte drewniane na stałe weszły w skład zespołów orkiestrowych. Były to przede wszystkim flet, obój i fagot, często występujące w obsadzie podwójnej, do których dołączano niekiedy klarnet. Wprowadzono także instrumenty dęte blaszane - rogi i trąbki. Ważnym elementem orkiestry były także kotły. W okresie klasycyzmu i romantyzmu cały czas rozbudowywano orkiestrę symfoniczną. Tak więc Ludwig van Beethoven w swoich symfoniach wprowadził nowe instrumenty - puzon, flet piccolo i kontrafagot - a Hector Berlioz w swoim najsłynniejszym dziele, "Symfonii fantastycznej", wykorzystał dodatkowo kornety, tuby oraz dużą grupę perkusyjną.

Na początku wieku XX skład orkiestry uległ jeszcze większemu poszerzeniu. W "Święcie wiosny" Igor Strawiński użył aż 8 rogów, a instrumenty dęte drewniane występują tam w pięciokrotnej obsadzie. Ryszard Strauss w swojej "Symfonii alpejskiej" wykorzystał specjalne maszyny, które miały imitować odgłosy wiatru i grzmotów.

Jednak w stosunku do orkiestry XIX-wiecznej w wieku XX zmieniono niewiele. Zachowano ogólną strukturę instrumentów, zmieniło się jedynie ich rozmieszczenie na scenie. Układ wcześniejszy, zwany niemieckim (skrzypce II umieszczone naprzeciwko skrzypiec I - po drugiej stronie dyrygenta), zastąpiono układem amerykańskim - gdzie wszystkie skrzypce umieszczone są po lewej stronie estrady. Zmieniło to wzajemne relacje między grupami instrumentów. Dzisiaj jednak często możemy spotkać układ niemiecki - powstaje wiele zespołów specjalizujących się w wykonawstwie muzyki dawnej, które ten układ wykorzystują. Jednak, niezależnie od rozmieszczenia, w orkiestrze symfonicznej możemy wyróżnić cztery grupy instrumentów - strunowe (przede wszystkim smyczki), dęte drewniane, dęte blaszane oraz perkusyjne. Niekiedy w skład orkiestry wchodzą również instrumenty klawiszowe.

Grupa instrumentów smyczkowych

Grupa instrumentów smyczkowych obejmuje skrzypce, altówki, wiolonczele i kontrabasy. W orkiestrze mamy do czynienia z dwiema grupami skrzypiec. To właśnie skrzypce mają najmniejsze rozmiary wśród wszystkich instrumentów smyczkowych oraz, co za tym idzie, mogą wydobyć najwyższe dźwięki. Altówka to instrument podobny do skrzypiec, jednak trochę większy i wydaje niższe dźwięki. Podczas gry trzyma się ją jednak tak jak skrzypce. Barwa tego instrumentu jest nieco ciemniejsza. Wiolonczela posiada jeszcze większe rozmiary - dlatego wykonawcy grając na niej opierają ją o podłogę na specjalnej nóżce. Posiada jeszcze ciemniejszą barwę, jednak jest w stanie wydobyć również dźwięki wysokie, które brzmią naprawdę niezwykle. Kontrabas jest instrumentem jeszcze większym od wiolonczeli i posiada najniższy rejestr ze wszystkich instrumentów smyczkowych. Jest stosowany wyłącznie w orkiestrze, nie występuje jako instrument solowy.

Wszystkie te instrumenty posiadają cztery struny i wywodzą się z XVII-wiecznej rodziny wiol, budowanych w różnych rozmiarach.

Grupa instrumentów dętych drewnianych

Mimo, że dziś większość instrumentów wchodzących w skład tej grupy zbudowana jest z metalu, to jednak wszystkie początkowo były zbudowane z drewna i do dziś tak się je nazywa. Można je podzielić na instrumenty wargowe, do których zaliczamy flety, oraz instrumenty stroikowe - z pojedynczym lub podwójnym stroikiem.

W orkiestrze symfonicznej możemy spotkać flet piccolo, który wydaje dźwięki najwyższe ze wszystkich instrumentów dętych. Flet poprzeczny (wielki) posiada skalę o oktawę niższą od fletu piccolo - obejmuje ona dźwięki od c1 do c4. Oba flety są instrumentami niezwykle ruchliwymi i, co ciekawe, to jedyne instrumenty w orkiestrze, w którym dźwięk wydobywa się poprzez zadęcie do otworu, który znajduje się w bocznej ściance instrumentu. Flet wielki występuje ponadto często w obsadzie podwójnej -jak zresztą większość instrumentów dętych drewnianych.

Obój, fagot i rożek angielski to instrumenty stroikowe, które posiadają stroik podwójny. Obój ma kształt prostej rury posiadającej wiele otworów, które są zamykane i otwierane za pomocą klap. Jego skala obejmuje dźwięki od b do g3. Rożek angielski, wbrew swojej nazwie, nie pochodzi z Anglii ani nie jest odmianą rogu. Jest to odmiana właśnie oboju - nieco większy, o ciemniejszej i bardziej miękkiej barwie, którego skala jest niższa o kwintę. Fagot natomiast posiada skalę najniższą z tej trójki instrumentów - obejmuje ona dźwięki od B1 do f2. Składa się z dwóch rur połączonych na dole kolankiem, których długość wynosi w sumie ponad 2,5 metra. W orkiestrze stosowany jest najczęściej jako podstawa basowa - razem z kontrabasami i wiolonczelami - jednak ze względu na bardzo charakterystyczną barwę kompozytorzy często stosują go do efektów ilustracyjnych.

Klarnet to kolejny instrument z grupy dętych drewnianych. Przypomina on wyglądem obój, jednak w przeciwieństwie do niego posiada pojedynczy stroik. Ma on niezwykle ciepłe brzmienie. Dawniej istniało wiele odmian klarnetów, z których najbardziej popularne były: klarnet w stroju A, w stroju B, C i Es. Dziś jednak w orkiestrze najczęściej spotkać można klarnet B, który transponuje sekundę wielką w dół. Pierwszym kompozytorem, który zaczął w pełni wykorzystywać możliwości tego instrumentu - i to zarówno w grze orkiestrowej jak i solowej - był Wolfgang Amadeusz Mozart. Dziś obok klarnetu B możemy spotkać także klarnet basowy, który jest instrumentem znacznie większym z zakrzywioną do góry czarą głosową.

Do instrumentów z pojedynczym stroikiem należy również saksofon, który został zbudowany po raz pierwszy w roku 1840. Posiada on charakterystyczny wibrujący dźwięk. Podobnie jak klarnet, saksofon występuje w kilku rozmiarach. Jest używany przede wszystkim przez muzyków jazzowych, jednak od XX wieku kompozytorzy chętnie włączają go także w skład orkiestry symfonicznej.

Grupa instrumentów dętych blaszanych

Wszystkie instrumenty dęte blaszane zbudowane są z metalu. Dźwięk wydobywa się w nich poprzez zadęcie w odpowiednio ukształtowany ustnik. W orkiestrze symfonicznej najczęściej wykorzystywanymi instrumentami dętymi blaszanymi są rogi, trąbki, puzony oraz tuba basowa. Niekiedy kompozytorzy stosowali też kornety zaliczane do rodziny rogów a kształtem podobne do trąbek, które charakteryzują się niezwykle wyrazistym brzmieniem.

Róg - waltornia - posiada charakterystyczny ślimakowaty kształt z gwałtownie rozszerzającą się czarą głosową. Początkowo nie posiadał on wentyli i mógł wytworzyć jedynie kolejne dźwięki szeregu alikwotów. Dzisiaj, poprzez dodanie wentyli, dysponuje on skalą chromatyczną. Jest instrumentem transponującym o kwintę w dół i obejmuje dźwięki H do f2. Pośród wszystkich instrumentów dętych blaszanych róg odznacza się bardzo miękką barwą, zbliżoną nieco do fagotu.

Trąbka, podobnie jak róg, początkowo dysponowała tylko dźwiękami z szeregu alikwotów. Została jednak tak samo zmodyfikowana i dziś można z niej wydobyć wszystkie dźwięki skali chromatycznej. Najbardziej popularna odmiana, w stroju B, posiada skalę od e do b2. Charakteryzuje się niezwykle wyrazistym brzmieniem w wysokich rejestrach, które staje się łagodniejsze podczas wydobywania dźwięków niższych. Pierwotna trąbka miała kształt prostej rury, a wersja zbliżona kształtem do trąbki współczesnej, zwiniętej (jednak bez systemu wentyli), pojawiła się już w XV wieku.

Puzon to kolejny instrument dęty blaszany. Tutaj regulacja wysokości dźwięku odbywa się za pomocą suwaka - czyli ruchomej zawiniętej rury, która łączy dwie inne rury, co dale możliwość regulowania długości przewodu z powietrzem. Jego skala obejmuje dźwięki od E do d2 i można na nim wydobyć wszystkie dźwięki skali chromatycznej. Po raz pierwszy brzmienie puzonów zostało świadomie wykorzystane przez Mozarta w operze "Czarodziejski flet" oraz w Requiem.

Tuba powstała w drugiej połowie XIX wieku. Posiada ona kilka odmian, z których najbardziej znanymi są tuba tenorowa i basowa. W orkiestrze symfonicznej najczęściej spotykana jest jej odmiana basowa. Posiada bardzo duże rozmiary, a jej czara głosowa zwrócona jest do góry. Skala tuby basowej jest bardzo niska - obejmuje dźwięki od Es1 do f1.

Grupa instrumentów perkusyjnych

Instrumenty perkusyjne wchodzące w skład orkiestry symfonicznej możemy podzielić na instrumenty o określonej i nieokreślonej wysokości dźwięku oraz na membranofony i idiofony. Najbardziej popularnymi instrumentami tej grupy są kotły, które wydają dźwięki o określonej wysokości. Posiadają one miedziane dno, na które naciągnięta jest membrana z oślej skóry. W orkiestrze stosowane były już w XVIII wieku. Początkowo stosowano po dwa kotły - jeden nastrojony na tonikę, drugi na dominantę głównej tonacji utworu. Beethoven zaczął stosować obsadę poczwórną. Kotły stroi się poprzez zmianę napięcia membrany. System strojenia ulegał doskonaleniu - początkowo napięcie membrany zmieniano za pomocą sznurów, potem śrub znajdujących się na obwodzie instrumentu, dziś najczęstszym rozwiązaniem jest mechanizm pedałów nożnych.

Kolejnym często stosowanym w orkiestrze membranofonem jest bęben wielki a także werbel - są to jednak instrumenty o nieokreślonej wysokości dźwięku.

Do grupy idiofonów występujących w orkiestrze symfonicznej zaliczyć możemy talerze, trójkąty, kastaniety, czasem grzechotki i gong, które są instrumentami o nieokreślonej wysokości dźwięku. Natomiast z instrumentów, w których wydobywany dźwięk ma określoną wysokość, wymienić należy ksylofon, marimbę, wibrafon czy czelestę, które nie były stosowane w poprzednich epokach, jednak od końca XIX wieku zyskują sobie coraz większą popularność wśród kompozytorów.

Grupa instrumentów klawiszowych

Na wstępie należy zaznaczyć, że instrumenty te najczęściej występują jako instrumenty solowe, właściwie dopiero w XX wieku zaczęły być włączane w ramy orkiestry symfonicznej.

Pierwszym i najstarszym instrumentem z tej grupy są organy. Jest to instrument dęty (dźwięk uzyskiwany jest dzięki powietrzu drgającemu w piszczałkach) który był znany juz w starożytności. Przez wieki instrument ten ewoluował, jednak dzisiaj najbardziej popularne są organy, których budowa ustaliła się w okresie baroku. Posiadają najczęściej od 1 do 5 manuałów (klawiatur ręcznych) oraz pedał (klawiaturę nożną). Rozmiary piszczałek sięgają od kilku centymetrów do kilku metrów. Dlatego organy są przypisane do konkretnego wnętrza i budowane są zgodnie z jego warunkami akustycznymi.

Klawesyn jest kształtem zbliżony do fortepianu. W okresie baroku wchodził w skład orkiestry jako instrument wykonujący partię basso continuo. Jest instrumentem strunowym, w którym uderzenie klawisza powoduje szarpnięcie struny. Stąd jego charakterystyczne brzmienie oraz ograniczenia związane z niemożnością regulowania dynamiki podczas gry. Posiada od 1 do 3 klawiatur.

Fortepian powstał jako odpowiedź na potrzebę udoskonalenia klawesynu na początku XVIII wieku. Również należy do instrumentów strunowych, tutaj jednak struny są uderzane a nie szarpane. Jego nazwa ma związek z możliwościami, jakie daje gra na tym instrumencie - można na nim grać zarówno głośno (forte) jak i cicho (piano).