Aunque la orquesta sinfónica alcanzó su conformación actual a comienzos del siglo 20, aún sigue expandiéndose para incluir nuevas posibilidades tímbricas empleando instrumentos provenientes de otros géneros musicales que se incluyen en obras específicas que los requieran, como la guitarra, el mandolín, o instrumentos de percusión tradicionales como las tamboras, las maracas, los cencerros, y los timbales latinos; de hecho, a la sección de percusión siempre se le pueden añadir nuevos instrumentos.

En algunos casos, compositores como Richard Wagner o Gustav Mahler inventaron instrumentos para cumplir funciones específicas en sus composiciones. Con la invención de los instrumentos eléctricos también se amplió el rango de instrumentos que podían incluirse en la orquesta, como el ondes Martenot empleado en la sinfonía Turangalïla de Olivier Messiaen, o la viola eléctrica de Aníbal Dos Santos.