Les chefs d'orchestres, Hans Winderstein, Hermann Zumpe et l'élève de Bruckner, Ferdinand Löwe, ont permis à l'orchestre (qui s'appelait alors « Kaim Orchestra ») d'acquérir sa grande technique. Ils lui ont également permis de gagner une renommée nationale et internationale. Felix Weingartner, qui a dirigé l'orchestre de 1898 à 1905, a contribué à ces évolutions en faisant de nombreuses tournées à l'étranger avec l'orchestre.

Gustav Mahler a dirigé l'orchestre en 1901 et en 1910 pour l'exécution de ses Symphonies n°4 et n°8 en création mondiale. En novembre 1911, le Münchner Philharmoniker (qu'on appelait alors « Konzertverein Orchestra »), a interprété le « Chant de la terre » de Mahler en création mondiale sous la direction de Bruno Walter – soit six mois après la mort de Mahler à Vienne.

De 1908 à 1914, Ferdinand Löwe a pris la tête de l'orchestre. Après avoir brillamment collaboré avec Anton Bruckner en 1898 (pour la Cinquième Symphonie du compositeur), Ferdinand Löwe a dirigé un grand nombre de concerts ayant Bruckner au programme. Depuis, l'orchestre a gardé l'habitude de jouer les œuvres de ce grand compositeur.

De 1938 à 1944, le chef d'orchestre autrichien Oswald Kabasta a dirigé l'orchestre. Sous sa direction, le Münchner Philharmoniker a continué à jouer du Bruckner.

Eugen Jochum a dirigé le premier concert de l'orchestre qui a suivi la Deuxième Guerre Mondiale. Le concert s'est ouvert sur Songe d'une nuit d'été de Felix Mendelssohn Bartholdy. Ce fut un choix symbolique. En effet, la musique de Felix Mendelssohn Bartholdy avait été ostracisée par les Nazis pendant la guerre.

Avec Hans Rosbaud, l'orchestre a gagné un chef exceptionnel ; il aimait passionnément la musique moderne. Son successeur, Fritz Rieger, a dirigé l'orchestre de 1949 à 1966. Le suivant, Rudolf Kempe, a permis à l'orchestre de réaliser sa première tournée au Japon et en Union Soviétique.

Pendant les décennies 1990 et 2000, les grands chefs furent James Levine et Zubin Mehta – qui fut le premier à qui l'orchestre attribua le titre de « Chef d'Orchestre Honorable ».

Depuis le début de la saison 2015/2016, Valery Gergiev est le Directeur Musical du Münchner Philharmoniker.