Latvijas Nacionālās operas orķestrī spēlē vairāk nekā 100 mūziķu. Daudzi no viņiem guvuši kritiķu un klausītāju atzinību kā solisti vai kameransambļu dalībnieki, kā arī veiksmīgi piedalījušies dažādos starptautiskos konkursos. Orķestra apjomīgajā repertuārā ir vairāk nekā 50 stilistiski dažādu operu un baletu no baroka līdz laikmetīgās mūzikas jaundarbiem. Orķestris uzstājas ap 250 reižu sezonā. Vismaz četras reizes gadā mūziķi piedalās dažādos simfoniskās un opermūzikas koncertos.

Kopš 2013. gada orķestra galvenais diriģents ir Mārtiņš Ozoliņš. Orķestra direktors - Miks Vilsons, orķestra inspektors - Rolands Sēlis, orķestra koncertmeistari - Svetlana Okuņa, Aija Frišenfelde un Leonards Antoņēvičs.

2003.gadā par LNO orķestra galveno diriģentu kļuva šobrīd visā pasaulē slavenais jaunais maestro Andris Nelsons, kurš šo amatu ieņēma līdz 2007.gada vasarai. Viņa vadībā orķestris guva lielus radošus panākumus. Ar LNO orķestri strādājuši arī tādi izcili viesdiriģenti kā Mariss Jansons, Mstislavs Rostropovičs, Tadeušs Voicehovskis, Zbigņevs Graca, Korneliuss Meisters, Džulians Reinoldss, Modests Pitrens un citi. Orķestris uzstājies kopā ar Gidonu Krēmeru, Martu Sudrabu un daudziem citiem slaveniem mūziķiem, operas un baleta solistiem no visas pasaules.

No 2007.gada rudens līdz 2009.gada vasarai orķestra galvenā viesdiriģenta statusā bija lietuviešu maestro Ģintars Rinkevičs. No 2009. līdz 2013. gadam orķestra galvenais diriģents bija Modests Pitrens.