Cantabile-kuoron perusti Helsingissä dir. mus. Ylermi Kuula vuonna 1972 alun perin Helsingin Kaksoisyhteislyseon kuoroksi. Se itsenäistyi ja alkoi ottaa laulajia myös koulun ulkopuolelta. Kuulan jälkeen kuoroa ovat johtaneet Ilmo Riihimäki, Kari Kaarna, Ulf Långbacka, Hannu Norjanen, Timo Lehtovaara, Pasi Hyökki, Ruut Kiiski ja Juha Kuivanen. Huhtikuussa 2017 kuoron taiteelliseksi johtajaksi valittiin Dominik Vogt.

Cantabile on vuosien aikana tehnyt yhteistyötä Radion sinfoniaorkesterin, Helsingin kaupunginorkesterin sekä barokkiorkesteri Uusi kapellin kanssa. Lisäksi kuoro on ollut mukana erilaisissa poikkitaiteellisissa produktioissa, joissa kuoromusiikkiin on yhdistetty tanssia, lausuntaa ja muita musiikinlajeja. Cantabile on työskennellyt yhdessä myös muiden kuorojen kuten EMO Ensemblen, Akateemisen Laulun ja Näsin Äänen kanssa yhdistäen voimia suurkuoroteoksia varten. Keväällä 2008 Cantabile oli mukana Kirkko soikoon -festivaalin Messiaen-produktiossa La Transfiguration de Notre Seigneur Jésus-Christ. Kuoron monipuolista ilmaisuvoimaa kuvaa, että samana keväänä Cantabile ja kansanmusiikkiyhtye Hyperborea tarjoilivat nykykansanmusiikkia tuoreella otteella ”Viikoksi viriä mieli” –yhteiskonsertissaan.

Yhteistyö säveltäjien kanssa on ollut Cantabilelle antoisaa. Syksyllä 2004 kantaesitettiin Juha T. Koskisen kuorolle säveltämä tilausteos Vad var JAG – VAR jag? (2003). Vuonna 2005 kuoro tilasi Pekka Jalkaselta kolmiosaisen kuoroteoksen ”Punainen maa” Helvi Hämäläisen runoihin, joka kantaesitettiin keväällä 2006. Keväällä 2009 kantaesitettiin kansanmusiikkiyhtye Hyperborean kanssa Tellu Turkan Yökulkijan lauluja sekä Ilona Korhosen Join. Säde Bartling on tehnyt kuorolle tuoreita sovituksia perinteisistä lastenlauluista.

Cantabile on saanut kiitosta myös kansainvälisesti, ja kuoro on voittanut useita kansainvälisiä kuorokilpailuja. Tuorein menestys on syksyltä 2007, jolloin kuoro voitti Pasi Hyökin johdolla Grand Prix’n 11. kansainvälisessä Athens International Choir & Lyric Soloist Festival -kuorokilpailussa Kreikan Ateenassa. Syksyllä 2005 kuoro voitti Grand Prix’n ensimmäisessä kansainvälisessä Grieg-kuorokilpailussa Norjan Bergenissä, ja vuonna 2001 kuoro palkittiin Italiassa “In…Canto sul Garda”–kilpailuissa. Aikaisempiin kilpailuvoittoihin kuuluvat 1984 Montreux’n Recontres Chorales Internationales, 1985 ja 1990 EBU:n Let the Peoples sing, 1990 Ateena. Tampereen Sävelestä tuorein saavutus on kaksi kultaleimaa vuonna 2009.