Das Wiener Staatsopernorchester ist in seiner Klangkultur wie auch in seiner Struktur ein einzigartiger Klangkörper. Es steht in einer engen, besonderen Beziehung zu den Wiener Philharmonikern, denn die Musikerinnen und Musiker verkörpern in (fast vollständiger) Personalunion sowohl das 148-köpfige Staatsopernorchester als auch die private Vereinigung Wiener Philharmoniker. In der Wiener Staatsoper sowie bei offiziellen Staatsoperngastspielen tritt das Orchester als Wiener Staatsopernorchester auf, bei allen symphonischen Aktivitäten wie auch als Opernorchester bei den Salzburger Festspielen als Wiener Philharmoniker.
Diese „Symbiose“ zwischen Wiener Philharmonikern und der Wiener Staatsoper, die nunmehr seit über 150 Jahren währt, ermöglicht beiden Partnern große Vorteile. Denn das Haus am Ring profitiert künstlerisch vom exzellenten musikalischen Niveau der Wiener Philharmoniker, das in jährlich bis zu 100 Konzerten weltweit unter den namhaftesten Dirigenten stets aufs Neue unter Beweis gestellt wird wie auch von den zahlreichen Auftritten der philharmonischen Kammermusikensembles. Auf der anderen Seite erhält der philharmonische Klangkörper wichtige Impulse aus der Tätigkeit im Orchestergraben der Wiener Staatsoper – das an rund 300 Tagen im Jahr in über 50 Opern- und Ballettwerken: Das Zusammenwirken des Orchesters mit den besten internationalen Sängerinnen und Sängern, die besondere Akustik des Hauses am Ring sowie das große, sich laufend ändernde Repertoire der Wiener Staatsoper sorgen für eine laufende künstlerische Bereicherung. Das Besondere dieses Klangkörpers liegt weiters darin, dass er sich beiden Sparten – also Konzert und Musiktheater – in gleichem Maß widmet und nicht, wie die meisten anderen Orchester, nur einer.
Bei der Aufnahme in den Klangkörper gelten strenge Kriterien. Nur wer sich im internationalen Probespiel, das im Gustav Mahler-Saal der Wiener Staatsoper stattfindet, gegen die Mitbewerber durchzusetzen und die Jury (die aus Mitgliedern des Orchesters sowie einem Vertreter der Staatsoperndirektion besteht) zu überzeugen versteht, wird ins Wiener Staatsopernorchester aufgenommen. Nach bestandener Probezeit wird über die Aufnahme der Musikerin bzw. des Musikers in den Verein der Wiener Philharmoniker entschieden. Dabei steht bei Weitem nicht nur das technische Vermögen des Musikers im Fokus, sondern vor allem auch die musikalische Gestaltungskraft. Gerade für das Wiener Staatsopernorchester ist die kontinuierliche Pflege sowie die Weitergabe der weltberühmten „Wiener“ Klangkultur von größter Bedeutung. Diese wird sowohl durch Spieltechnik und Artikulation, als auch durch ein besonderes Instrumentarium (z.B. Wiener Oboen oder Hörner) gesichert.
Zahlreiche herausragende Dirigentenpersönlichkeiten, die eine enge Beziehung mit den Wiener Philharmoniker verband, hatten auch Leitungsfunktionen an der Wiener Staatsoper; so etwa Gustav Mahler, Felix von Weingartner, Richard Strauss, Clemens Krauss, Karl Böhm, Herbert von Karajan oder Lorin Maazel als Direktoren, Claudio Abbado, Seiji Ozawa (Musikdirektoren der Wiener Staatsoper) oder Franz Welser-Möst (Generalmusikdirektor der Wiener Staatsoper). Seit der 2020/21 Saison ist Philippe Jordan der Musikdirektor der Wiener Staatsoper.
Eine weitere Verknüpfung zwischen der Wiener Staatsoper und den Wiener Philharmonikern findet durch den Zyklus „Philharmonische Kammermusik“ im Gustav Mahler-Saal der Wiener Staatsoper statt. An zehn Terminen pro Spielzeit treten dabei Mitglieder des Orchesters in unterschiedlichen Ensembles – vom Trio bis zum Nonett – mit wechselnden Kammermusikprogrammen vor ihr Publikum.
2012 wurde(n) das Wiener Staatsopernorchester / die Wiener Philharmoniker als Kollektiv zum Ehrenmitglied der Wiener Staatsoper ernannt.