La orquesta también ha llevado su arte musical al extranjero, presentándose en distintos escenarios de gran reconocimiento mundial, donde ha recibido el aplauso del público y el reconocimiento de músicos internacionales.

Estas oportunidades no solo hicieron que la orquesta ganará prestigio artístico, sino que además se convirtió en un embajador cultural de primer nivel, estableciendo lazos con diferentes agrupaciones para fomentar la interpretación y conocimiento musical de los pueblos.

Durante la década de 1990, Bolivia, Perú, Colombia, Brasil y Argentina, además de España, Rusia, Austria, República Checa y Polonia, fueron algunos de los destinos en que los músicos chilenos se presentaron con notable éxito.

Las obras presentadas destacaban por su variado repertorio. En La Paz, en 1994, incluyó obras de Händel, Mozart y Stamitz, del chileno Alfredo Leng y el brasileño Cláudio Santoro. Al año siguiente, en Bogotá, el repertorio integró obras de Satie y Bartók, además de una pieza del compositor colombiano Emilio Atehortúa, mientras que en Cartagena de Indias interpretaron obras de Corelli, Bach, Cimarosa y Haydn.

En 1998, la orquesta tuvo la oportunidad de viajar a Europa y se presentó en escenarios emblemáticos de la música clásica: estuvo en el Palacio Rudolfinum de Praga, en el Conservatorio Tchaikovsky y en la Sala Prokofiev de Moscú, además de la Sala Filarmónica Nacional de Kiev (Ucrania), la Iglesia de la Virgen María de Csongrád (Hungría), la Basílica franciscana de Cracovia y el Auditorio de Radio Varsovia (Polonia), así como en algunas ciudades de Alemania.

Las giras se preparaban cuidadosamente, bajo una mirada minuciosa y detallista del director Fernando Rosas, que trabajaba junto a los músicos para lograr presentaciones de alta calidad.  De esta manera, lograron interpretar, por ejemplo, obras tan difíciles como la Sinfonía de cámara nº 1 opus 9 de Schönberg, presentación que le valió a la orquesta el reconocimiento de sus colegas españoles, rusos y japoneses.

Una de las últimas presentaciones internacionales célebres fue el 2011 en el Teatro Colón de Buenos Aires, con un repertorio especial de obras de Beethoven y con un gran solista invitado, el pianista argentino Horacio Lavandera, convirtiéndose en la única orquesta chilena que ha tocado en ese prestigioso escenario. Esta gira también se presentó en Montevideo, Punta del Este y Concepción, en Uruguay, y en las ciudades argentinas de Rosario, Córdoba y San Juan.