L'attuale Auditorium RAI sorge nel luogo del Regio Ippodromo Vittorio Emanuele II, costruito nel 1856 come circo stabile di proprietà della Corona. Pochi anni dopo l'edificio è adattato anche alla rappresentazione di balli e opere. Dal 1872 è riservato quasi esclusivamente all'attività concertistica.

Torino è la prima città italiana a organizzare regolari stagioni sinfoniche con un'orchestra stabile, l'Orchestra dei Concerti, che ha tra i suoi musicisti un giovane violoncellista di nome Arturo Toscanini. Il Teatro Vittorio Emanuele è ristrutturato e restaurato più volte tra 1901 e 1926. Nel dopoguerra è acquistato dalla Rai che vi ospita l'Orchestra Sinfonica e il Coro di Torino. La risistemazione dell'edificio è affidata ad Aldo Morbelli e Carlo Mollino.

La sala, dotata dei più recenti impianti tecnologici di registrazione, è inaugurata il 16 dicembre 1952 da un concerto diretto da Mario Rossi con musiche di Stravinskij, Mozart e Rossini, cui segue tre giorni dopo l'esecuzione della Nona Sinfonia di Beethoven sotto la direzione di Wilhelm Furtwängler.

Dal 1994 l'Auditorium ospita l'Orchestra Sinfonica Nazionale della Rai. Negli ultimi anni, i complessi lavori necessari a migliorare l'acustica e le strutture dell'Auditorium hanno portato l'orchestra a tenere i suoi concerti nell'Auditorium Giovanni Agnelli del Lingotto.

La riapertura dell'Auditorium ha restituito all'Orchestra Sinfonica Nazionale della Rai la sua sede naturale e alla città e al pubblico un edificio al passo con i tempi, sede ideale per attività musicali.

Il 4 ottobre 2007 l'Auditorium è stato intitolato ad Arturo Toscanini nel cinquantesimo anniversario della scomparsa.