Osnovan je 1941. godine za potrebe tadašnjega radijskog programa. Djelujući najprije kao komorni ansambl, s vremenom je prerastao u prvi veliki profesionalni zbor u Hrvatskoj. Od samih početaka, Zbor HRT-a, koji taj naziv nosi od 1991. godine, nastupa i samostalno i uz Simfonijski orkestar. Prvi je put javno nastupio 8. rujna 1942. u zagrebačkoj katedrali uz tadašnji Orkestar krugovalne postaje. Bio je to ujedno prvi javni koncert ansambala radijske postaje, a dirigirao je Lovro pl. Matačić. Koncert s gotovo istim programom održali su i deset dana poslije u Hrvatskome glazbenom zavodu. I prvi samostalni javni koncert Zbor je održao u Hrvatskome glazbenom zavodu, 30. siječnja 1943. U prvim godinama djelovanja, repertoar Zbora oblikovali su dirigenti Mladen Pozajić, Dragan Gürtl i Boris Papandopulo, a zatim su taj put nastavili šefovi dirigenti Sergije Rainis, Slavko Zlatić, Vladimir Kranjčević i Igor Kuljerić, čije su stvaralaštvo i dugogodišnje vodstvo ostavili snažan trag i čije su skladbe danas trajni dio repertoara Zbora, te Tonči Bilić. Upravo na poticaj Tončija Bilića, 1998. godine pokrenut je samostalni pretplatnički ciklus Sfumato, u sklopu kojega su premijerno predstavljene mnoge skladbe hrvatskih autora i antologijski zborski opusi svjetske baštine. Također na inicijativu maestra Bilića, Zbor HRT-a primljen je 2016. u udruženje najuglednijih europskih komornih zborova Tenso.
Izvodeći širok repertoar, od renesansne do suvremene glazbe, a cappella i uz instrumentalnu pratnju, iskazuje iznimnu svestranost, koja mu je donijela gostovanja diljem Europe (Rim, Moskva, Salzburg, Milano, Pariz, Venecija, Berlin, Beč, München) te suradnje s mnogim istaknutim dirigentima, među kojima su Lovro pl. Matačić, Milan Horvat, Pavle Dešpalj, Nikša Bareza, Vladimir Kranjčević, Claudio Abbado, Lorin Maazel, Igor Markevič, Valerij Poljanski, Niels Schweckendiek, Martina Batič, Marc Korovitch, te s mnogim uglednim svjetskim solistima.
Zbor HRT-a dobitnik je Diplome Milka Trnina Hrvatskog društva glazbenih umjetnika za iznimna umjetnička dostignuća u 2004. godini, za izvedbu Hrvatske mise Borisa Papandopula, te mnogih diskografskih nagrada Porin.
Među recentnim diskografskim izdanjima su: Ivan Zajc: Noćni čar (2014.), Boris Papandopulo: Muka Gospodina našega Isukrsta (po Ivanu) (2015.), Vinko Jelić: Audivi vocem (2016.), Vatroslav Lisinski: Ljubav i zloba (2017.), Mir, zlato, tamjan (2018.), Ivan pl. Zajc: Nikola Šubić Zrinjski (2018.), Vatroslav Lisinski: Zborovi i popijevke (2019.), Nebo i zemlja Tomasa Cecchinija te Vatroslav Lisinski: Porin (2020.). Uz soliste i Orkestar Minhenskog radija, pod ravnanjem Ivana Repušića, Zbor je sudjelovao u izvedbi opere Ero s onoga svijeta Jakova Gotovca u Münchenu; snimka je objavljena 2020. u izdanju cpo i BR-Klassik. Najnovije izdanje je Porinima ovjenčana studijska snimka Hrvatske mise Borisa Papandopula.
Od sezone 2017./2018. na čelu Zbora kao šef dirigent je maestro Tomislav Fačini.