早在1904年，就已有人對彩色電視進行了探索性的試驗。1925年，前蘇聯工程師阿達緬開發出壹種彩色電視系統，具備現代彩色電視幾乎所有的性能。
1928年，貝爾德在貝爾電話研究所進行彩色電視機的試驗。7月3日，他用帶有紅、藍、綠三色濾光器的3個有30個孔的尼普科夫掃描圓盤，進行公開演示，在電視機屏幕上出現了鮮紅色的草莓、藍色的領帶等圖像。
1929年，美國貝爾電話實驗室的格雷，提出用3個電路分別發射3種基色信號來播送彩色電視節目的方法，這種方法的原理成了現代彩色電視的基礎。同年，貝爾實驗室的艾夫斯，在紐約與華盛頓特區之間播送了50行的彩色電視圖像。
1938年，法國的瓦朗西獲得壹項有關與黑白電視制式兼容的彩色電視的專利，為以後解決兼容問題開辟了道路。
1940年，英國的貝爾德與美國哥倫比亞廣播系統的匈牙利工程師戈德馬克，用類似的方法進行探索，他們都演示了壹種與黑白電視不兼容的場序制彩色電視系統，這種系統通過攝像機與接收器的彩色濾色鏡的轉動來運行。在第二次世界大戰前，哥倫比亞廣播系統還用這種系統進行了某些試驗性的播出。1951年，美國聯邦通信委員會批準這壹項業務重新開始，但不久就停辦了，因為這種系統很快被可與黑白電視兼容的全電子彩色系統取代。同年，美國發明家洛馬開始研制彩色顯像管。
1953年，美國國家電視制式委員會(NTSC)確定了與黑白電視兼容的壹種彩色電視制式——NTSC制，成為世界彩色電視系統的基礎。
NTSC制的原理是：把圖像的兩種信號的傳輸組合在壹起，壹種傳輸與黑白電視機相應於輝度(包括電視景色精微細節在內)的信息，另壹種傳輸紋理粗糙的色彩信息。
彩色電視機把兩種圖像信號傳輸組合在壹起的原因，是彩色圖像的輝度成分具有高清晰度的視覺效果，附加的紋理粗糙的色彩信息又不改變所產生彩色圖像的清晰度，這樣，就可看到清晰的彩色圖像。
美國NTSC制的公眾電視於1954年開播。采用這壹制式的還有日本。1960年，日本正式播放NTSC制的彩色電視。
1963年，德國德律風根公司的布呂克提議采用PAL制，這種制式對NTSC制做了細微而巧妙的改變。
另壹種制式是與前兩種制式有根本區別的SECAM制，它是法國巴黎的亨利提出的。法國於1966年開始采用SECAM制，並於1967年正式播出。
1969年，英國及前聯邦德國開始采用PAL，制播出彩色電視。同壹年，法國與前蘇聯決定采用SECAM制。20世紀60年代後期，大多數國家開始發展彩色電視廣播。20世紀70年代，世界各國分別采用了這三種制式。1973年，中國開始試播彩色電視，采用的是PAL制。
1950年，美國無線電公司研制出世界第壹臺彩色電視機。彩色電視機的銷售熱潮開始於1964年的美國。
在20世紀70年代初期，大部分彩色電視的攝像機有3～4個電視攝像管。在彩色電視機裏，有壹個陰罩障板、三個電子槍及陰極射線管。現在，彩色電視機已成為人們廣泛使用的家用電器，為人們提供絢麗多彩的活動圖像。
1984年，美國無線電公司(RCA)研制出利用集成電路芯片取代攝像管的彩色電視攝像機。
隨著大規模集成電路、微處理器和數字技術的廣泛應用，電視機的功能與結構發生很大的變化。20世紀80年代新型彩色電視機增添了許多功能，如遙控選臺；屏幕上顯示頻道號碼、音量響度；預編程序，在預定時間自動開機、關機、轉換頻道和播放節目；多畫面顯示；接收多伴音、立體聲等。隨著新型電視廣播業務的出現，電視接收機還向多功能化、數字化、智能化方面發展，以適應多方面的需要。具有衛星電視接收功能及收看圖文電視的接收機、高清晰度大屏幕電視、液晶投影電視、平板電視等紛紛問世。電視接收機還與可視圖文檢索系統和家用電腦合為壹體，成為家用的信息顯示終端設備，適應信息社會的需要。
20世紀90年代，數字化彩電問世。1997年，西安開發出我國第壹代準高清晰度數字化彩色電視機，它的清晰度從300線提高到700線，還可作為計算機或多媒體信息終端的顯示器使用。