该乐团由维托里奥·吉于1928年创立，当时名为佛罗伦萨驻地乐团，曾在前佛罗伦萨市立剧院（现佛罗伦萨音乐剧院）举办音乐会和歌剧演出。如今，乐团以佛罗伦萨五月音乐节为基地。时至今日，乐团仍被世界各地的指挥家和观众视为最优秀的乐团之一。1933年，随着音乐节的诞生，乐团正式更名为佛罗伦萨五月音乐节乐团。
维托里奥·吉之后，乐团有过两位首席指挥：马里奥·罗西（1937年）和布鲁诺·巴托莱蒂（二战后）。 随后，从 1969 年到 1981 年，乐团历史上的重要一章开始了，当时里卡多·穆蒂成为首席指挥，然后祖宾·梅塔于 1985 年接任。佛罗伦萨五月音乐节的历史由一些最伟大的指挥家引领：维克多·德·萨巴塔、安东尼奥·瓜奈里、吉诺·马里努奇、贾南德雷亚·加瓦泽尼、图利奥·塞拉芬、威廉……富特文格勒、布鲁诺·瓦尔特、奥托·克伦佩勒、伊萨·多布罗夫尼克、约内尔·佩雷亚、埃里希·克莱伯、阿图尔·罗津斯基、德米特里·米特罗普洛斯、赫伯特·冯·卡拉扬、伦纳德·伯恩斯坦、托马斯·希普尔斯、克劳迪奥·阿巴多、洛林·马泽尔、卡洛·马利亚·朱里尼、乔治·普拉特、沃尔夫冈·萨瓦利施、卡洛斯·克莱伯、格奥尔格·索尔蒂、里卡多·夏伊、朱塞佩·西诺波利、小泽征尔、丹尼尔·加蒂和法比奥·路易斯，后者于2018年4月至2019年7月担任该乐团的首席指挥。目前，丹尼尔·加蒂为该乐团的首席指挥，祖宾·梅塔为该乐团的终身名誉指挥。
佛罗伦萨五月音乐节管弦乐团曾为理查德·施特劳斯、彼得罗·马斯卡尼、伊尔德布兰多·皮泽蒂、保罗·兴德米特、伊戈尔·斯特拉文斯基、戈弗罗·佩特拉西、路易吉·达拉·皮科拉、克日什托夫·潘德列茨基和卢西亚诺·贝里奥等作曲家举办首演。自五十年代以来，该乐团为广播和电视录制了大量唱片和音频，并赢得了多个重要奖项，包括 1990 年的格莱美奖。在成立八十周年之际，该乐团获得了佛罗伦萨市颁发的金弗罗林奖 (d'Oro)。
近年来，乐团在萨尔茨堡音乐节举办音乐会，在祖宾·梅塔的指挥下演出了音乐会版的《托斯卡》，并参加了雅典格拉芬内格音乐节、布达佩斯和迪拜 2020 年世博会的巡演。此外，乐团最近还随祖宾·梅塔在欧洲巡演，前往汉堡、林茨、维也纳、卢森堡市、穆里和多特蒙德，并为五月音乐节剧院的新剧院举办了两场开幕音乐会。2022 年 7 月，梅塔指挥五月音乐节管弦乐团和合唱团在五月音乐节剧院的露天剧场演出了《佛罗伦萨协奏曲》，并巡演了锡耶纳、拉维罗、里米尼、马切拉塔和马贝拉的坎波。
最近的巡演包括与祖宾·梅塔在布加勒斯特（威尔第的《奥赛罗》和一场音乐会）和曼谷（一场音乐会）的演出。
2023年12月22日，乐团将举办一场音乐会庆祝佛罗伦萨五月音乐节合唱团成立90周年。