На 20 май 1936 г. началникът на радиоразпръскването в България, видният интелектуалец Панайот Тодоров, познат с артистичния си псевдоним Сирак Скитник, издава разпоредба: „Съгласно заповедта на г-на Министра от 21 т.м. да се почне редовно програмно предаване от Студио Стара Загора на обед и вечер. Съобразно наличността на живи изпълнители на концерти, сказки и материалите, с които Студиото разполага, ще се реди системна програма“. От 21 май 1936 г. радиостанциите в София, Стара Загора и Варна започват едновременно да излъчват като първата национална радиомрежа с равнопоставени програмни служби.

Началото на историята на радиото в Стара Загора е поставено на 13 декември 1927 г., когато местният вестник „Дума“ съобщава за предстоящото монтиране на радиоапарат в кафене „Бузлуджа“. В края на следващата година в града вече са регистрирани шест радиоприемника. През 1931 г. е основан клон на радиолюбителския съюз „Родно радио“ с председател Антон Куманов и около петдесет членове. Една от целите му е „да се построи местна радиостанция за предаване на опера, концерти и др. в града и целия окръг“. За осъществяването ѝ допринася решението на Старозагорската община да се предостави сградата, заемана от Училищното настоятелство, за нуждите на регионалното радио, докато бъде изградена сграда специално за него. На 1 февруари (според други източници – на 10 февруари) 1936 г. е осъществено първото пробно предаване на Радио Стара Загора чрез средновълновия предавател край с. Могила, който излъчва програмата му цели 77 години.
Освен една от първите радиостанции в страната, Радио Стара Загора е и единствената регионална радиостанция в Южна България до 1955 г., когато тръгват първите предавания на Радио Пловдив

Любопитното е, че още тогава изискванията са за „разнообразна, жива и актуална програма“ и Радио Стара Загора продължава успешно тази линия и днес, следвайки традицията и използвайки предимствата на съвременните технологии. В дългогодишната му история негови директори са били интелигентни и будни хора, с усет към новото и ясна визия за ролята на радиото. Между тях са Стоян Паунчев – музиколог и цигулар, владеещ няколко езика, оглавява Радиото на 31 години, поетът Иван Хаджихристов – първият щатен служител, който постъпва на работа като литературен уредник, Йоско Йосифов – композитор и диригент, един от основателите на Старозагорската и Варненската опера, Иван Мечев – публицист и активен читалищен деец, писателят Ганчо Проданов и много други известни имена от старозагорската общественост. Първият глас, прозвучал в ефира на Радио Стара Загора, е този на актрисата Мара Шопова, майка на големия български актьор Наум Шопов. Първите говорителки-доброволки са Антония Денева, оперната певица Екатерина Манчева и студентката по немска филология Здравка Грашева.

На 21 декември 1937 г. по Радио Стара Загора е излъчен първият концерт на новосформирания (нещатен) радиооркестър от деветима музиканти под диригентството на Петър Спиридонов. Още в първите редовни емисии на Радиото през 1936 г. и след това в ефира звучи духова музика в изпълнение на оркестъра на Дванадесети пехотен балкански полк с капелмайстор Петър Спиридонов, който също допринася за изграждането на музикалната програма на новосъздаденото радио, както и на националната радиопрограма. В това отношение са от значение и две нововъведения на Радио Стара Загора, за които споменава в интервюто си Йоско Йосифов и които са осъществени за първи път в България – предаването „Музика по желание“ и директното излъчване на концерти с публика.

С богатата си и разнообразна 24-часова (от 2008 г.) информационно-музикална програма, излъчвана чрез три УКВ-предавателя, и близо три милиона слушатели Радио Стара Загора се утвърждава като модерна медия и предпочитана радиостанция в региона. По думите на главния ѝ редактор Здравко Георгиев, според всички социологически проучвания това е радиостанцията с най-млада и интелигентна аудитория сред слушателите на БНР и неговите поделения, а едно от големите ѝ предимства е сигурно това, че в нея работят много млади хора.

Радио Стара Загора разполага с една от най-богатите музикални колекции в страната, наброяваща към 60 000 заглавия автентична народна музика. В Радиото започват професионалния си път обичаните народни певци Стайка Гьокова, Петкана Захариева, Кичка Савова, Иван Шибилев, а освен техните, тук се съхраняват и гласовете на Елена Граматикова, Делка Балева, Магда Пушкарова, Георги Чилингиров, Зорка Желязкова и други изпълнители. Любопитен факт е, че народната музика, излъчвана по Радио Стара Загора, има много почитатели сред младите хора.

Класическата музика е представена с около 100 000 записа. Във фонотеката на Радиото се съхранява най-пълният архив на първата извънстолична опера в България – Старозагорската. Пазят се записи от Фестивала на оперното и балетното изкуство, на оперните диви Анна Томова-Синтова, Стефка Минева, Веселина Кацарова и други известни певци, които са родом от Града на липите. Част от богатството на радио фонда е и огромното количество фонограми на срещи и разговори с личности, допринесли за развитието на Старозагорския край. Сред тях са писателят и художник Чудомир, композиторът Петко Стайнов, художникът Дечко Узунов, Веселин Ханчев и други старозагорски поети. Голяма ценност са и записите на гласовете на Пеньо Пенев, който рецитира свои стихове, на първия космонавт Юрий Гагарин от посещението му в Стара Загора, както и на световноизвестния мим Марсел Марсо от негово идване в града.

Особено атрактивен експонат в колекцията и своеобразен свидетел на историята на Радио Стара Загора е роялът „Бехщайн“, останал от пребиваването на немската армия в града през 40-те години на миналия век. Той е реставриран и музиканти от различни жанрове и днес имат удоволствието да свирят на него. Всъщност, още от първите години от създаването си до ден днешен регионалното радио е неизменна част от културния живот на старозагорци. Събитията, организирани в Арт-фоайето му, имат своето специално място в културния афиш на града. Радиото е известно с провеждането на Националния конкурс за млади изпълнители на български народни песни „Славейче“, създаден през 1994 г.