Έχοντας από την αρχή του ως κύριο μέλημα την εν γένει μόρφωση των γυναικών στη μουσική, αλλά και την «άσκησιν των Ελληνικών Τραγουδιών», το Μουσικό τμήμα εστιάζει στη μουσική εκπαίδευση, όπως φαίνεται μέσα από την ένταξη αμιγώς μουσικών δράσεων, αλλά και πρακτικών μαθημάτων στο πρόγραμμα του.
Το πρώτο ήδη έτος της ίδρυσης του Λυκείου, το 1911, συστάθηκε η Εφορεία Μουσικής Ωδικής και Οργανικής, η οποία μαζί με τις Εφορείες των Ελληνικών Χορών και της Ζωγραφικής & Γλυπτικής, εντάχθηκε στο Καλλιτεχνικό τμήμα, αποτελώντας από κοινού τις Εφορείες των «Ωραίων Τεχνών».
Συγκροτήθηκε τότε επιτροπή ειδικών για τη συλλογή, εναρμόνιση και ενορχήστρωση των ελληνικών δημοτικών χορών και ασμάτων, αποτελούμενη από τους μουσικούς Α. Σαμάρα, Μανόλη Καλομοίρη, Γεώργιο Λαμπελέτ, Γ. Λαυράγκα και Δημήτριο Λάλιο, ενώ εκ των γνωριζόντων τους ελληνικούς χορούς εκλήθησαν οι λογοτέχνες Βλαχογιάννης, Γιαννής Σαρλης, Ποντίδας, Καρκαβίτσας, Ματσούκας και Παπαντωνίου.
Το 1914 Έφορος Φωνητικής Μουσικής διετέλεσε η Νίνα Φωκά και Έφορος Οργανικής Μουσικής η Ειρήνη Καλογερή. Ακολούθησαν ως Έφοροι του Μουσικού τμήματος οι Νίνα Φωκά, Έφη Εμπεδοκλή, Ελένη Χρυσικού, Χαρίκλεια Λόντου, Λίτσα Μοτσενίγου, Μάρω Ματσανιώτη, Χριστίνα Δραγατάκη, Μαλβίνα Αποστολίδου και Ειρήνη Σαρηκώστα. Σήμερα Έφορος είναι η Μαρία Νασοπούλου.
Το 1914 συστάθηκε η πρώτη Γυναικεία Χορωδία και δίδονταν δωρεάν μαθήματα χορωδιακού τραγουδιού για τα μέλη του Λυκείου, ενώ αγοράστηκε το πρώτο πιάνο.
Τη Γυναικεία Χορωδία, που αποτελεί τον βασικό κορμό του τμήματος έως σήμερα, έχουν διευθύνει καταξιωμένοι καλλιτέχνες με πρώτο τον Μ. Καλομοίρη (1913-14).
Στις αρχές της δεκαετίας του ‘60 καθιερώθηκαν μαθήματα φλογέρας, μουσικής αγωγής και παιδικής ορχήστρας με τη διδασκαλία της Ελένης Κεφάλου Χορς. Το 2000 δημιουργήθηκε η Παιδική Χορωδία, το 2001 η Χορωδία των Νέων, το 2002 τμήματα Κρουστών υπό τον Μιχάλη Κλαπάκη και Θεατρικού Παιχνιδιού και το 2005 τα τμήματα Παραδοσιακού Τραγουδιού και Πολυφωνικού της Ηπείρου.
Σήμερα τη διεύθυνση της Γυναικείας και της Παιδικής Χορωδίας έχει ο Κώστας Καραμάνος.
Tο Μουσικό τμήμα δίνει το «παρών» σε όλες τις σημαντικές εκδηλώσεις του Λυκείου (1921 Α΄ Γυναικείο Συνέδριο, 1936 25ετηρίδα, 1961 50ετηρίδα του Λυκείου κ.ά.), οι Χορωδίες έχουν λάβει μέρος στις παραστάσεις της Χορευτικής Ομάδας του ΛτΕ στο Ηρώδειο και στο ΜΜΑ και έχουν εμφανιστεί σε πολλές εκδηλώσεις του ΛτΕ, αλλά και άλλων φορέων. Το τμήμα έχει διοργανώσει συναυλίες το 1993 και το 2002 στο Μέγαρο Μουσικής, το 2009 στο αμφιθέατρο του Μουσείου Μπενάκη και το 2010, όπως και το 2014 στο αμφιθέατρο του Γαλλικού Ινστιτούτου. Έχει δώσει επίσης παραστάσεις για παιδιά και για μεγάλους.
