1989年、三澤寿喜氏を中心に、三田高校管弦楽部ＯＢ・ＯＧが集まり演奏活動を開始。翌年、三田高校ＯＢオーケストラを結成。同時に三澤寿喜氏が 常任指揮者に就任。第１回目の演奏会は、定期化の見込みが無かったことから、単なる「演奏会」として開催。会場となった池上ルーテル教会は、１００名近い 聴衆で、立ち見が出る大盛況となった。この演奏会を皮切りに、翌年より定期演奏会として年１回の演奏会を開催。

三澤氏の北海道教育大学赴任を機に、第３回より、鴨志田達哉氏を指揮者として迎える。第８回定期演奏会より鴨志田達哉氏を第２代常任指揮者に迎え、その後、数年間２名の常任指揮者の元で活動を行う。

近年、三田高校出身者以外を団員として受け入れるようになり、2001年、団名を「三田フィルハーモニーオーケストラ」と改めた。2004年、団員の総意により初代常任指揮者三澤寿喜氏を創立名誉指揮者として顕彰すると共に、長く続いた常任指揮者を廃止する。

これまで、定期演奏会で団員がソリストを務めての協奏曲に取り組むなど、特色あるプログラム作りをしている。

また、近年ではオケの定期演奏会に加え、室内楽演奏会を開催。室内楽では一般的なカルテットやクインテットに加え弦楽合奏や管楽合奏も取り入れ、団員のアンサンブル力アップだけではなく、指揮者や指導者に頼らない自分達の音楽作りを目指している。