Orkiestra została utworzona w roku 1977 w ramach Państwowego Teatru Muzycznego. Od początku swego istnienia związana jest z odbywającym się co roku w Słupsku Festiwalem Pianistyki Polskiej. Zespół ma na swoim koncie liczne prawykonania utworów liczących się kompozytorów polskich i zagranicznych ( m.in. Dębski, Kuźniak, Moss, Corigliano). Poza typowymi programami symfonicznymi orkiestra prezentuje bardzo różnorodny repertuar, często będący na pograniczu różnych stylistyk i gatunków, np. utwory Astora Piazzolli wykonywane z najwybitniejszym na świecie akordeonistą Richardem Galliano czy kompozycje znakomitego klezmerskiego zespołu Kroke z Krakowa.

Słupska orkiestra wzięła też udział w zainicjowanym przez siebie w Gdańsku przedsięwzięciu artystycznym pn. Violin Summit - koncercie gwiazd polskiej wiolinistyki, za które otrzymała Pomorską Nagrodę Artystyczną Gryf 2003 w kategorii: wydarzenie artystyczne. Wielokrotnie koncertowała w Europie, m.in. w słynnej sali Concertgebouw w Amsterdamie. Na jej bogaty dorobek fonograficzny składa się dwadzieścia siedem płyt. Jedna z nich, nagrana dla amerykańskiej wytwórni Centaur Records, z koncertami saksofonowymi przyniosła orkiestrze w roku 1998 nominację do prestiżowej nagrody amerykańskiego przemysłu muzycznego Grammy.

Polska Filharmonia Sinfonia Baltica poza organizacją koncertów orkiestry prowadzi także działalność impresaryjną, inicjując szereg wydarzeń muzycznych i estradowych. Jest pomysłodawcą i realizatorem trzech festiwali artystycznych: Konfrontacji Sztuki Kobiecej (co roku, od 1996r.), Festiwalu Kultury Wschodu Mundus Orientalis ( co dwa lata, od 2004 r.) oraz Przeglądu Twórczości Bogusława Schaeffera „Schaefferiady” ( co dwa lata, od 2000 r.).