早在1904年，就已有人对彩色电视进行了探索性的试验。1925年，前苏联工程师阿达缅开发出一种彩色电视系统，具备现代彩色电视几乎所有的性能。
1928年，贝尔德在贝尔电话研究所进行彩色电视机的试验。7月3日，他用带有红、蓝、绿三色滤光器的3个有30个孔的尼普科夫扫描圆盘，进行公开演示，在电视机屏幕上出现了鲜红色的草莓、蓝色的领带等图像。
1929年，美国贝尔电话实验室的格雷，提出用3个电路分别发射3种基色信号来播送彩色电视节目的方法，这种方法的原理成了现代彩色电视的基础。同年，贝尔实验室的艾夫斯，在纽约与华盛顿特区之间播送了50行的彩色电视图像。
1938年，法国的瓦朗西获得一项有关与黑白电视制式兼容的彩色电视的专利，为以后解决兼容问题开辟了道路。
1940年，英国的贝尔德与美国哥伦比亚广播系统的匈牙利工程师戈德马克，用类似的方法进行探索，他们都演示了一种与黑白电视不兼容的场序制彩色电视系统，这种系统通过摄像机与接收器的彩色滤色镜的转动来运行。在第二次世界大战前，哥伦比亚广播系统还用这种系统进行了某些试验性的播出。1951年，美国联邦通信委员会批准这一项业务重新开始，但不久就停办了，因为这种系统很快被可与黑白电视兼容的全电子彩色系统取代。同年，美国发明家洛马开始研制彩色显像管。
1953年，美国国家电视制式委员会(NTSC)确定了与黑白电视兼容的一种彩色电视制式——NTSC制，成为世界彩色电视系统的基础。
NTSC制的原理是：把图像的两种信号的传输组合在一起，一种传输与黑白电视机相应于辉度(包括电视景色精微细节在内)的信息，另一种传输纹理粗糙的色彩信息。
彩色电视机把两种图像信号传输组合在一起的原因，是彩色图像的辉度成分具有高清晰度的视觉效果，附加的纹理粗糙的色彩信息又不改变所产生彩色图像的清晰度，这样，就可看到清晰的彩色图像。
美国NTSC制的公众电视于1954年开播。采用这一制式的还有日本。1960年，日本正式播放NTSC制的彩色电视。
1963年，德国德律风根公司的布吕克提议采用PAL制，这种制式对NTSC制做了细微而巧妙的改变。
另一种制式是与前两种制式有根本区别的SECAM制，它是法国巴黎的亨利提出的。法国于1966年开始采用SECAM制，并于1967年正式播出。
1969年，英国及前联邦德国开始采用PAL，制播出彩色电视。同一年，法国与前苏联决定采用SECAM制。20世纪60年代后期，大多数国家开始发展彩色电视广播。20世纪70年代，世界各国分别采用了这三种制式。1973年，中国开始试播彩色电视，采用的是PAL制。
1950年，美国无线电公司研制出世界第一台彩色电视机。彩色电视机的销售热潮开始于1964年的美国。
在20世纪70年代初期，大部分彩色电视的摄像机有3～4个电视摄像管。在彩色电视机里，有一个阴罩障板、三个电子枪及阴极射线管。现在，彩色电视机已成为人们广泛使用的家用电器，为人们提供绚丽多彩的活动图像。
1984年，美国无线电公司(RCA)研制出利用集成电路芯片取代摄像管的彩色电视摄像机。
随着大规模集成电路、微处理器和数字技术的广泛应用，电视机的功能与结构发生很大的变化。20世纪80年代新型彩色电视机增添了许多功能，如遥控选台；屏幕上显示频道号码、音量响度；预编程序，在预定时间自动开机、关机、转换频道和播放节目；多画面显示；接收多伴音、立体声等。随着新型电视广播业务的出现，电视接收机还向多功能化、数字化、智能化方面发展，以适应多方面的需要。具有卫星电视接收功能及收看图文电视的接收机、高清晰度大屏幕电视、液晶投影电视、平板电视等纷纷问世。电视接收机还与可视图文检索系统和家用电脑合为一体，成为家用的信息显示终端设备，适应信息社会的需要。
20世纪90年代，数字化彩电问世。1997年，西安开发出我国第一代准高清晰度数字化彩色电视机，它的清晰度从300线提高到700线，还可作为计算机或多媒体信息终端的显示器使用。