Dans la musique instrumentale classique, un orchestre de chambre est un orchestre de taille modeste — aux alentours d'une trentaine de musiciens — dédié, aux œuvres du XVIIe siècle au XXIe siècle n'exigeant pas un très grand nombre d'instrumentistes.
Ainsi que son nom l'indique, ce genre de formation appartient au domaine de la musique de chambre : ceci à cause du caractère intimiste de ses prestations — dans des salons, des églises, ou des salles de concert de dimensions réduites — et de son répertoire habituel — cantates, oratorios, suites, etc. Cependant, l'orchestre de chambre est véritablement constitué de musiciens regroupés en pupitres : il ne s'agit donc pas d'un ensemble de solistes, ainsi que le sont les habituelles formations de musique de chambre, telles que les quatuors, les quintettes, etc.
Ce type d'ensemble musical s'oppose à l'orchestre symphonique dont les effectifs sont adaptés à des salles de plus grandes dimensions, et à un répertoire spécifique.
L'orchestre de chambre est organisé autour du quintette des cordes frottées : premiers violons, seconds violons, altos, violoncelles et contrebasses.
Lorsque la musique baroque est à son répertoire, on y adjoint la basse continue — souvent composée d'un clavecin et d'un violoncelle.
Il n'est pas rare d'y trouver quelques bois : flûtes, clarinettes, hautbois et bassons, le plus souvent par deux.
Enfin, et selon les circonstances, quelques instruments d'appoint peuvent le cas échéant compléter la structure de base : cors, trompettes, parfois des timbales...