Gilbert Varga fue titular a lo largo de diez temporadas y Cristian Mandeal, que relevó a Mario Venzago en 2001, durante siete. Este tándem supuso el período más largo en la historia de la dirección musical de la Orquesta y de la gran tarea que ambos desempeñaron destaca la realización de algunas de las giras internacionales más importantes, así como la fundamental labor de interpretación y grabación de obras de autores vascos.

Mario Venzago, actual director musical de la Indianapolis Symphony Orchestra y que fue quien dirigiera a la Orquesta en el concierto inaugural del Auditorio Kursaal de San Sebastián, se incorporó a la dirección titular en 1998 al mismo tiempo que Gilbert Varga, inaugurando ambos la fórmula de la doble titularidad. En esta etapa el alavés Juanjo Mena fue director asociado de la Orquesta.

El que fuera director del Mozarteum de Salzburgo y director de la Houston Symphony dirigió la Orquesta desde 1994 hasta 1996, período en el que En Shao colaboró con Graf como Director Principal Invitado. Hans Graf ha vuelto a dirigir a la Orquesta posteriormente como director invitado en su Temporada de Abono.

Este maestro granadino llegó a la titularidad de la Orquesta en 1989, tras haberla dirigido en diversas ocasiones. Con el objetivo de mejorar la calidad artística de la OSE, Gómez Martínez acometió principalmente el repertorio clásico como método para mejorar técnicamente. En estos años la Orquesta vivió una etapa expansiva, realizando por Alemania y Suiza la gira más larga de su historia.
