Nace como la Orquesta de Cámara de Popayán, iniciativa de la Corporación Festival de Música Religiosa y la Fundación Universitaria de Popayán, que ofreció su concierto inaugural el 16 de diciembre de 2016 bajo la batuta de la maestra Cecilia Espinosa (directora titular de la Orquesta Sinfónica EAFIT).

​Su misión contempla convertirla en un semillero y espacio indispensable para la práctica orquestal de los jóvenes del sur del país.

​Su segunda residencia se dio con el concierto inaugural del 54 Festival de Música Religiosa, bajo la batura del maestro Andrés Felipe Jaime, director asistente de la Orquesta Filarmónica de Bogotá. Su tercera actuación tuvo lugar con el estreno mundial de la “Cantata por la Paz”, actuando bajo la batura del reconocido director colombiano Felipe Aguirre.

​En su cuarta residencia, en 2018, fue la agrupación que acompañó a los solistas de los conciertos de gala del 55 Festival de Música Religiosa bajo la dirección del maestro Felipe Aguirre, momento en el cual adoptó el nombre de Filarmonía Popayán, una orquesta de formato clásico y que busca convertirse en el mediano plazo en una agrupación estable para la ciudad. El plato fuerte fue el montaje del Requiem de Mozart y el concierto 21 para piano y orquesta del mismo compositor.

En el mismo año, se realizó su quinta residencia con un montaje de navidad bajo la dirección de Carlos René Ordoñez y el coro Estampas de la Maestra Lucía Arciniegas.

En 2019 bajo la dirección del maestro Felipe Aguirre la orquesta realizó su sexta residencia para los conciertos de gala del 56 Festival de Música Religiosa de Popayán con dos montajes en honor al compositor Johannes Brahms, que incluyó su Sinfonía No 2, el gran Requiem alemán y el concierto para violín y orquesta.

En 2020 y con la crisis del coronavirus, Filarmonía Popayán realizó su séptima y octava residencias para las versiones virtuales de FESPO 2020 y FestiJazz Popayán en los meses de octubre y diciembre respectivamente, bajo la dirección del maestro Juan Romero.

En 2021 y tratando de regresar un poco a la normalidad, en Semana Santa la orquesta se reunió para el concierto de apertura del 58 Festival de Música Religiosa de Popayán con el montaje de “Caucanidad” un proyecto de compositores caucanos bajo la dirección de la maestra Salomé Gómez y que contó con un aforo del 18% en el Teatro Guillermo Valencia, mas su transmisión vía streamming.