Foi Luciano Perrone quem sugeriu a Radamés Gnatalli a utilização dos metais, até então com funções exclusivamente melódicas, como mais um elemento de função rítmica na interpretação dos sambas gravados.
Na década de 1940, pelo menos três dos maiores cantores brasileiros eram contratados da Rádio Nacional: Francisco Alves, Sílvio Caldas e Orlando Silva. Ainda em 1943, estreou na Rádio Nacional o sanfoneiro Luiz Gonzaga que inspirado no sanfoneiro Pedro Raimundo que se vestia com trajes típicos do sul, resolveu vestir-se com trajes típicos do nordeste e dessa forma passou a divulgar a música e a cultura nordestinas.
Em 1946, um dos maiores sucessos musicais foi o samba-canção "Fracasso", de Mário Lago gravado por Francisco Alves e tema extraído da radionovela com o mesmo título. Nesse ano, a Rádio Nacional inovou na forma de transmitir partidas de futebol, adotando o chamado "sistema duplo", que dividia o campo de jogo em dois setores, cada qual com um locutor acompanhando de preferência o ataque de cada um dos times. O "sistema duplo" foi inspirado no então moderno método de arbitragem em trio, com os bandeirinhas colocados em ângulos opostos.
A década de 1950 ficou marcada pela acirrada competição pelo título de "Rainha do Rádio" que envolveu em disputas memoráveis cantoras como Emilinha Borba, Marlene e Ângela Maria. Nessa década, os programas de auditório da emissora tornaram-se tão concorridos que era cobrado ingresso até para assistir os programas em pé.
Outra disputa musical que marcou época no Rio de Janeiro, tendo a Rádio Nacional como centro, era a da divulgação de marchas e sambas carnavalescos, dos quais um dos muitos destaques foi o cantor e compositor Blecaute, sempre presente aos programas de auditório da Rádio.
Nesse período fizeram parte o "cast" da emissora artistas que marcaram a música popular brasileira como: Orlando Silva, Ataulfo Alves, Carlos Galhardo, Linda Batista, Luiz Gonzaga, Carmen Costa, Nelson Gonçalves, Nuno Roland, Paulo Tapajós, Albertinho Fortuna, Carmélia Alves, Luiz Vieira, Zezé Gonzaga, Gilberto Milfont, Heleninha Costa, Ademilde Fonseca, Bidu Reis, Nora Ney, Jorge Goulart, Neuza Maria, Adelaide Chiozzo, Jorge Fernandes, Dolores Duran, Lenita Bruno, Carminha Mascarenhas, Violeta Cavalcânti, Vera Lúcia, etc.
Em 1948, Dircinha Batista foi eleita "Rainha do Rádio" substituindo a irmã Linda Batista. No ano seguinte, teve início a eletrizante disputa pelo título de "Rainha o Rádio" entre as cantoras Emilinha Borba e Marlene. Esta última, foi eleita no ano seguinte com o apoio da Companhia Antártica Paulista, que lançava o Guaraná Caçula e fez dela sua garota propaganda, tendo o total de 529.982 votos. Marlene repetiu o feito no ano seguinte.
Em 1952 e 1953, a Rainha foi Mary Gonçalves. Por volta de 1950 foi criado na emissora o Departamento de Música Brasileira, que obteve um de seus maiores êxitos no ano seguinte no programa "Cancioneiro Rayol" com a série "No mundo do baião", apresentada pelo radialista Paulo Roberto.
A chefia do Departamento de Música Brasileira foi entregue inicialmente ao compositor Humberto Teixeira. Outro programa musical ligado ao departamento de Música Brasileira e que fez muito sucesso foi "Lira de Xopotó", apresentado pelo radialista Paulo Roberto e que incentivava as bandas do interior que apresentavam músicas com arranjos do maestro Lírio Panicali.
Igualmente Programa marcante dessa época foi "Música em surdina", criado por Paulo Tapajós e apresentado em estúdio no final da noite por Chiquinho, no acordeom, Garoto, ao violão e Fafá Lemos ao violino, interpretando um repertório eclético e que deu ensejo ao sugimento do Trio Surdina.
O violinista Garoto por sinal, foi um dos artistas que se destacou na Rádio Nacional nos anos 1950, quando passou por diferentes grupos nos seus dez anos de permanência na programação. Atuou na Orquestra Brasileira de Radamés Gnattali e pelo Bossa Clube ao lado de Luis Bittencourt, Luis Bonfá, Valzinho, Bide, Sebastião Gomes e Hanestaldo.
Ainda na década de 1950, destacaram-se os programas "Sua excelência a música" e "Quando os maestros se encontram". Esse último reunia cinco arranjadores da emissora, quase sempre os maestros Alexandre Gnattali, Lírio Panicali, Alberto Lazzoli, Léo Peracchi e Alceo Bocchino. Ainda no começo da década houve a tentativa frustada de criar o selo Nacional para gravação de discos que ficou apenas no primeiro, com Manezinho Araújo gravando o baião "Torei o pau", de Luiz Bandeira e a marcha "Um cheirinho só", de Manezinho Araújo e Armando Rosas.
Destacaram-se também nessa década inúmeros programas mistos como "Coisas do Arco da Velha", de Floriano Faissal; "Gente que brilha" e "Nada além de 2 minutos", de Paulo Roberto; "Clube das donas de casa", de Lourival Marques; "Grande espetáculo Brahma", de Mario Meira Guimarães; "Hoje tem espetáculo", de Paulo Gracindo; "Música e beleza", de Roberto Faissal; "Nova História do Rio pela música" e "Recolhendo o folclore", de Almirante; "Passatempo Gessy", de Jota Rui; "Rádiosemana", de Hélio do Soveral; "Roteiro 21", de Dinarte Armando; "Seu criador Superflit", de Lourival Marques e "Todos cantam sua terra", de Dias Gomes.
Entre os programas de Rádio-teatro merecem citação, "A vida que a gente leva" e "Boa tarde, madame", com Lucia Helena; "Consultório sentimental", com Helena Sangirardi; "Divertimentos Brankiol", com Ary Picaluga; "Edifício Balança mas não cai", com Paulo Gracindo; "Grande Teatro De Milus", com Dias Gomes; "Jararaca e Ratinho", com Joe Lester; "Marlene meu bem", com Mário Lago; "Os grandes amores da História", com Saint Clair Lopes; "Sabe da última?", com Rui Amaral e "Tancredo e Trancado", com Ghiaroni.
Em 1951, Paulo Tapajós criou o programa "A turma do sereno", de grande sucesso e no qual um repertório de serestas era apresentado por Abel Ferreira no clarinete, Irany Pinto no violino, João de Deus na flauta, Sandoval Dias no clarone, Waldemar de Melo no cavaquinho e Carlos Lentini e Rubem Bergman nos violões.
Segundo as palavras de Paulo Tapajós, o programa "Turma do sereno ocupava apenas um cavaquinho, uma flauta, um clarinete, um clarone e um violino, além dos cantores e outros solistas convidados. A "Turma do sereno" era o reencontro da música com a rua mal iluminada pelo lampião a gás, era o momento em que a gente imaginava que numa esquina de rua encontravam-se os velhos amigos para fazer choro, para cantar valsas e modinhas; era a oportunidade da gente tirar dos velhos baús alguns xotes, maxixes, polcas, já um tanto amarelados".
Nos anos de 1953 e 1954, a cantora Emilinha Borba foi eleita "Rainha do Rádio". Nos dois anos seguinte, a consagrada foi Ângela Maria que chegou a obter o total de 1.464.996 votos. Em 1955, o radialista Almirante retornou à Rádio Nacional e criou os programas "A nova história do Rio pela música" e "Recolhendo o folclore". Por essa época, Renato Murce apresentou o programa "Alma do sertão", um dos maiores sucessos entre os programas sertanejos.
Em 1959, o cantor e compositor Zé Praxédi passou a apresentar diariamente o programa "Alvorada sertaneja". Um dos mais famosos programas da década de 1950 foi o "Programa César de Alencar", que comemorou os dez anos no ar com um show para 20 mil pessoas no Maracanãzinho.
Outros programas com animadores ficaram também célebres, como os de Paulo Gracindo e Manoel Barcelos. Outro destaque de sua história, foi o estúdio para rádio novelas e seriados diversos , como "Gerônimo, o herói do sertão" e "O Sombra", onde os truques de sonoplastia ficaram célebres especialmente os truques do sonotecnico Edmo do Valle.
Entre os programas de auditório apresentados na Rádio na década de 1950 podemos destacar: "Alegria, meus senhores" e "Este mundo é uma bola", apresentados por Fernando Lobo; "Alô, memória", "Dr. Infezulino" e "Enquanto o mundo gira", apresentados por Paulo Gracindo; "Ganha tempo Duchen", "O Cartaz da Semana" e "Parada dos Maiorais", com Hélio do Soveral; "Nas asas da canção", com Dinarte Armando; "Qualquer semelhança é mera coincidência", com Waldir Buentes; "Papel Carbono", Renato Murce e "Placar musical", com Nestor de Holanda Cavalcânti.
Entre os programas musicais também merecem destaque, " A canção da lembrança", com Lourival Marques; "Audições Cauby Peixoto", apresentado por Mário Lago; "Audições Orlando Silva", com Ghiaroni; "Cancioneiro Royal", com Paulo Tapajós; "Cancioneiro romântico", com Rui Amaral; "Carrossel musical", com Ouranice Franco; "Clube do samba" e "Pelas estradas do mundo", com Fernando Lobo; "Fama e popularidade", com Oswaldo Elias; "Festivais G. E.", com Leo Peracchi; "Festivais de gaitas", com Cahuê Filho; "Horário dos cartazes", com Almeida Rego e "Preferências musicais", com Dinarte Armando.
Dentre seus muitos locutores famosos está César Ladeira, uma das vozes de excelência de toda a história do Rádio no Brasil, especialmente lembrado com o programa "A crônica da cidade".
O declínio da Rádio, que se iniciara com a inauguração da televisão acentuou-se de forma definitiva com o Golpe militar de 1964 que afastou 67 profissionais e colocou sob investigação mais 81.
Em 1972, os arquivos sonoros e partituras utilizadas em programas da Rádio foram doados ao Museu da Imagem e do Som, MIS. Durante as décadas de 1980 e 1990 o declínio da Rádio se acentuou devido à falta de investimentos e à concorrência cada vez maior da televisão e também das Rádios FM.
A emissora foi perdendo audiência e deixando de disputar os primeiros lugares na preferência do público. Manteve no entanto durante esse tempo diversos programas tradicionais da emissora apresentados por radialistas como Dayse Lucide, Gerdal dos Santos e outros que ainda arrastavam atrás de si a audiêencia de ouvintes fiéis e saudosos dos tempos de glória da emissora.
A partir de junho de 2003, passou a estar sob a direção de Cristiano Menezes, que iniciou um plano de revitalização da PRE - 8. Em 2004, foi assinado um convênio entre a Secretaria de Cultura do Rio de Janeiro e a Petrobras, que acertou a digitalização de todo o acervo de partituras da Rádio. Entre as obras estão raridades dos maestros Radamés Gnattali e Guerra-Peixe.
Nesse ano, a Rádio saiu do ar por 15 dias para passar por reformas que incluem a troca de transmissores e instalação de novos estúdios no antigo prédio da Praça Mauá, no Rio de Janeiro. Além disso, a Rádio Nacional passará a ser a primeira Rádio Digital AM. Tudo dentro de um plano de revitalização da Rádio. O famoso auditório da Rádio será reformado e terá sua capacidade reduzida de 500 para 150 lugares e voltará a abrigar shows.
Entre os novos programas estão previstos, o "Homenagem Nacional", no qual um sexteto permanente acompanhará a homenagem a um grande nome da história da música popular brasileira, com um astro atual interpretando sucessos do artista homenageado.
Programa-se ainda o "Memória Nacional", que deverá ser apresentando ao vivo, reunindo nomes como Cauby Peixoto, Marlene, Emilinha, Carmélia Alves, Carminha Mascarenhas e Adelaide Chiozzo, que foram sucessos nos anos de ouro da Rádio Nacional. Ela ficou conhecida como "A escola do Rádio", o que por si só dá o tamanho de sua importância histórica.