თეატრის სიმფონიური ორკესტრი (121 მსახიობი) დაკომპლექტებულია საერთაშორისო დონის შემსრულებლებით, რომელთა პროფესიული დონე საკმაოდ მაღალია. ორკესტრს სხვადასხვა წლებში დირიჟორობდნენ ევგენი მიქელაძე, ივანე ფალიაშვილი, ვახტანგ ფალიაშვილი, ოდისეი დიმიტრიადი, შალვა აზმაიფარაშვილი, გივი აზმაიფარაშვილი, ჯანსუღ კახიძე. ორკესტრის დირექტორია ტარიელ ყვავაძე, ორკესტრის ინსპექტორი ვადიმ შუბლაძე, ორკესტრის კონცერტმაისტერია ლელა მჭედლიძე.
ორკესტრს თბილისის ოპერისა და ბალეტის თეატრის სიმფონიურ ორკესტრს უკვე საკმაოდ დიდი ტრადიციები გააჩნია, იგი ჩამოყალიბდა თეატრის დაარსებისთანავე და თავიდანვე დაკომპლექტებული იყო, როგორც ქართველი, ისე უცხოელი მუსიკოსებით.
თეატრის გახსნისთანავე 1851 წელს ორკესტრმა და დასმა დადგა 12 ევროპული ოპერა იტალიელი დირიჟორის ბარბიერის ხელმძღვანელობით. ორკესტრით და საერთოდ თეატრის დასით აღფრთოვანებული იყო პეტრე ჩაიკოვსკი, რომელიც ხუთჯერ ეწვია საქართველოს 1886-1890 წლებში.
ორკესტრი მონაწილეობდა სხვადასხვა დადგმებში გასტროლებზე ჩამოსულ უცხოურ საოპერო თუ საბალეტო დასებთან ერთად, რომელთა შორის იყო რუსული საბალეტი დასი პეტერბურგიდან 1852 წელს, იტალიური საოპერო დასები 1897-1898, 1910 წლებში, ვენის საიმპერატორო ოპერეტა 1903 წელს, მოსკოვისა და პეტრბურგის კომიკური ოპერები 1907 წელს, პეტერბურგის საიმპერატორო ბალეტი 1907, 1908, 1913 წლებში.
1860 წლიდან თეატრის სიმფონიური ორკესტრი დამოუკიდებელ საკონცერტო ცხოვრებასაც იწყებს და მართავს სიმფონიური მუსიკის კონცერტებს დირიჟორების შენინგის და კატანის დირიჟორობით, მე-19-ე საუკუნის 80-იან წლებში ორკესტრთან ერთად მსმენელის წინაშე წარსდგნენ უდიდესი ისეთი მუსიკოსები, როგორებიც არიან შალიაპინი, რუბინშტეინი და რახმანინოვი.
XX საუკუნეში ორკესტრს სხვადასხვა წლებში დირიჟორობდნენ ევგენი მიქელაძე, ივანე ფალიაშვილი, ვახტანგ ფალიაშვილი, ოდისეი დიმიტრიადი, შალვა აზმაიფარაშვილი, გივი აზმაიფარაშვილი, ჯანსუღ კახიძე.
უკვე XX საუკუნის 30-იანი წლებიდან ორკესტრი თეატრის დასთან ერთად პერიოდულად მართავს გასტროლებს მსოფლიოს სხვადასხვა ქვეყნებში. წარმატებული იყო გასტროლი უნგრეთის პრესტიჟულ საერთაშორისო მუსიკალურ ფესტივალზე - “სეგედის საერთაშორისო თამაშობანი” და საფრანგეთის პარიზის მუსიკის IV საერთაშორისო ფესტივალზე 1966 წელს, 1974 წელს კი ორკესტრმა თეატრის დასთან ერთად ქართული კულტურის დღეებზე საარბრიუკენში წარადგინა სამი ქართული ოპერა. 1993 წელს ორკესტრი თეატრის საბალეტო დასთან ერთად წარსდგა მალტაში, ხმელთაშუაზღვისპირეთის  საკონცერტო დარბაზში, 1994 წელს კი სანტანდერის მუსიკალურ ფესტივალზე ესპანეთში.
არანაკლებ წარმატებული იყო 2003 წელს თეატრის საოპერო დასის და ორკესტრის გამოსვლა ისრაელში რიშონ-ლეციონის IV საერთაშორისო ფესტივალზე - “კლასიკური გაზაფხული”.
2004 წელს თეატრის სათავეში ახალი ხელმძღვანელობის მოსვლასთან დაკავშირებით მოხდა ორკესტრის საშემსრულებლო ძალების განახლება.
2004-2007 წლებში ორკესტრთან ერთად სხვადასხვა სპექტაკლებსა თუ კონვცერტებზე მსმენელის წინაშე ცნობილი დირიჟორები - მანლიო ბენცი და შუია ოკაცუ, სოლისტები - ფერუჩო ფურლანეტო, მაყვალა ქასრაშვილი, ზურაბ სოტკილავა, ბადრი მაისურაძე, პაატა ბურჭულაძე, მიშელ კრაიდერი, ლადო ათანელი, ეთერ ლამორისი, იანო ალიბეგაშვილი.
ორკესტრი რეგულარულად მართავს სიმფონიური და ვოკალურ-სიმფონიური, საფორტეპიანო მუსიკის კონცერტებს, თანამშრომლობს პაატა ბურჭულაძის საქველმოქმედო ფონდთან “აივნანა”, მნიშვნელოვან მოვლენად იქცა ბოლო წლებში გამართული ლადო ათანელის, ალექსანდერე კორსანტიას, ეთერ და ნათელა ჭყონიების კონცერტები, 2006 ვერდის “რექვიემის” შესრულება. 
აღსანიშნავია, რომ 2005 წელს ორკესტრის ბაზაზე შეიქმნა კამერული ორკესტრი, რომელთანაც კონცერტები გამართეს დირიჟორებმა გოგი ჭიჭინაძემ და იაპონიაში მოღვაწე დირიჟორმა გოგი ბაბუაძემ.
2006 წელს ორკესტრი და თეატრის საოპერო დასი წარმატებული გასტროლით წარსდგა შვედეთის ძალზე ცნობილ დალჰალას საოპერო მუსიკის საერთაშორისო ფესტივალზე, რომელზეც წარმოადგინა ვერდის “ტრუბადური” და სენ-სანსის “სამსონი და დალილა”.
2007 წელს პირველად თეატრის ისტორიაში, საოპერო დასი და ორკესტრი წარსდგა ოპერის ევროპულ დგეებზე, რომელშიც მონაწილეობენ ევროპის თეატრები.
2008 წლის აპრილში ისრაელის რამდენიმე ქალაქში (იერუსალიმი, კვირიათ ჰაიმი, ჰერცელია, რიშონ ლეციონი) ლეონკავალოს "ჯამბაზებით" და გალა-კონცერტებით (დირიჟორები - ზაზა აზმაიფარაშვილი, გოგი ჭიჭინაძე, რეჟისორი - დავით საყვარელიძე) წარსდგა ოპერის კოლექტივი - ორკესტრი, გუნდი, სოლისტები. ამ წარმატებული გასტროლის შემდეგ თეატრის შემოქმედებითი დასი კიდევ რამდენჯერმე  წარსდგა ისრაელის სხვადასხვა ქალაქებში. ასევე, თეატრის შემოქმედებითი დასი იმყოფებოდა გასტროლებით  იტალიაში, ესპანეთში და ორჯერ წარსდგა ლიბანში ალ ბუსტანის მუსიკისა და ხელოვნების საერთაშორისო ფესტივალზე, სადაც მიწვეულია 2013 წელსაც.
დასრულდა ორკესტრის ახალი ინსტრუმენტებით აღჭურვა, რომელიც მსოფლიოს სხვადასხვა ცნობილი ფირმების და ოსტატების მიერ არის შექმნილი და წარმოებული.
ორკესტრს მეტად სერიოზული სამომავლო გეგმები გააჩნია, როგორც ახალი საოპერო თუ საბალეტო დადგმების, ისე საკონცერტო მოღვაწეობის მხრივ.
ამჟამად, თეატრის მუსიკალური ხელმძღვანელი და მთავარი დირიჟორია  ჯანლუკა მარჩანო.

ფლეიტა
ქეთევან შანიძე (კონცერტმაისტერი), თეონა ლოლაშვილი, გურანდა ცქიტიშვილი, შორენა ცქიტიშვილი.
ჰობოი
ნუგზარ მღებრიშვილი (კონცერტმაისტერი), სვეტლანა ამაზარიანი, ზაზა ბიწაძე, გიორგი გოგოლაძე, ვახტანგ კუპრაშვილი.
კლარნეტი
მალხაზ ხუროშვილი (კონცერტმაისტერი), ვადიმ შიშკინი, ვახტანგ რაქვიაშვილი, ბესიკ რაქვიაშვილი.
ფაგოტი
ლევან გოცირიძე (კონცერტმაისტერი), სულიკო აბრამიშვილი, შალვა ლეჟავა, ასლან მიქაბერიძე, აკაკი ქავთარაძე.
ვალტორნა
ვაჟა ცენტერაძე (კონცერტმაისტერი), ემზარ ბურდული, გოდერძი გარაყანიძე, ლევან იაშვილი, მიხეილ მიქაბერიძე, ტარიელ ყვავაძე,  კახაბერ აბრამიშვილი, ვეფხია ხვედელიძე.
საყვირი 
ედუარდ სიჭინავა (კონცერტმაისტერი), ირაკლი მაღალაშვილი, სოლომონ ჩოხელი, გაბრიელ ენუქიძე, ნოდარ კოტრიკაძე,  გიორგი სტურუა.
ტრომბონი
გიორგი მელაძე (კონცერტმაისტერი), მამუკა ბექაური, ზაზა გუგუშვილი, ჯონი თითირაშვილი, გელა ნარიმანიძე, სანდრო ჯაბიძე .
ტუბა
კალისტრატე ბაბუაძე (კონცერტმაისტერი), იოსებ თაქთაქიშვილი.
დასარტყამი ინსტრუმენტები
ნათელა მარკოზაშვილი (კონცერტმაისტერი), გიორგი ინასარიძე, ზურაბ შავაძე, გულნარა ჭელიძე, მიხეილ მაისურაძე, გიორგი ვართანოვი, თამარ ბახტურიძე. 
ფორტეპიანო 
ქეთევან ნაკაშიძე 
არფა 
მანანა ლაცაბიძე (კონცერტმაისტერი), ხათუნა თურმანიძე, ლარისა პროხორ, მარიანა ასრიევა.
I ვიოლინო
ლელა მჭედლიძე (კონცერტმაისტერი), ნინო ახალკაცი, ლიდა გოგავა, მარიამ დათუაშვილი, მაია იორამაშვილი, თამარ მაღალაშვილი, ქეთევან საბაძე, ანეტა ჩაჩუა, ელისო ჩიქოვანი, ნინო ციტაიშვილი, თეა ჯავახია,დიანა გოგიშვილი, ინა თევდორაძე, მედიკო ბოლაშვილი, ეთერ აღნიაშვილი.
II ვიოლინო
თამარ ბულია (კონცერტმაისტერი), ქეთევან არსენიშვილი, ნანი გიორგაძე, ნინო დოლიძე, ნინო კვაჭანტირაძე, მზია მატუა, მაკა მელიქიძე, ინგა მიქაძე, თინათინ სამადაშვილი, ლელა ქუმსიაშვილი, მარიამ ნებიერიძე, ლიანა ჭყოიძე, ირმა კოხრეიძე, კლავდია სიმონიანი.    
ალტი
ირაკლი ჯაფარიძე (კონცერტმაისტერი), ლაურა ბეჟუაშვილი, პაპუნა ელიზბარაშვილი, ია ელისაშვილი, ზაზა თორაძე, ბესო მექვაბიშვილი, ირინე მირიანაშვილი, შორენა ნამორაძე, თეა ქუმსიაშვილი, ხათუნა ჩიკვაიძე, ნინო ჭელიძე, ეკა ჯაფარიძე.
ჩელო
გიორგი ჯორჯაძე (კონცერტმაისტერი), ქეთევან კასრაძე, ნატალია ზახაროვა, მედეა ლომაშვილი, მაია მაზანაშვილი, ირინე მიშინა, ლილი ქათამაძე, რუსუდან ჩიხლაძე, სოფიო ხოსროშვილი, თამარი ხუხაშვილი, ჯამბულ ჯანჯალაშვილი.
კონტრაბასი 
მიხეილ ქართველიშვილი (კონცერტმაისტერი), შალვა აბრამაშვილი, მანანა დარჩიაშვილი, გია მურადაშვილი, მირიან ლელაშვილი, ვაჟა სიდამონიძე, ალექსანდრე ხოსროშვილი.

თბილისის ოპერისა და ბალეტის თეატრის გუნდი

თბილისის ოპერისა და ბალეტის თეატრის სოლისტები

თბილისის ოპერისა და ბალეტის თეატრის დირიჟორები