사진을 인쇄할 때 색분해(色分解) 과정을 거치듯이 컬러 텔레비전 시스템에서도 빨강·녹색·파랑의 3색을 주색(主色)으로 하여 흑백에서 각종 색상에 이르기까지 신호파(信號波)의 재현이 가능하다.

송상측(送像側)에서는 피사체를 빨강·녹색·파랑의 광학필터를 써서 피사체에 포함되어 있는 빨간색 성분을 빨간색 신호로, 녹색과 파랑의 성분을 녹색 신호와 파란색 신호 등 3색성분으로 분해하여 전기신호로 송신하는데, 마치 흑백카메라 3대가 하나로 합쳐진 형상이라 할 수 있다.

이 전기신호를 적당한 상대크기로 조정하여 휘도신호(輝度信號:흑백 텔레비전의 영상신호)와 색차신호(色差信號)로 만든다. 이 색차신호는 휘도신호보다 약 3.58 MHz 높은데, 이중평형 변조방식에 의해 변조되어 다중신호(多重信號) 형태로 보낸다.

수신측에서는 이렇게 보내어진 휘도신호와 빨강·녹색·파랑의 색차신호를 받아서 송신측에서 보낸 화면을 재현하는데, 브라운관은 형광면이 빨강·녹색·파랑의 형광물질로 규칙적으로 화소수(畵素數:1화소에 대하여 3색의 독립된 점)만큼 도포되어 있으며, 전자총도 3개로 빨강·녹색·파랑을 각기 담당하고 있으므로 색차신호와 휘도신호에 의해 각각의 전자총이 동작하여 이것이 하나의 점으로 합쳐져 원래의 피사체와 같은 색의 화상을 재현하게 된다.

컬러 텔레비전 수상기의 회로는 흑백 텔레비전 수상기에 비하여 상당히 복잡한데, 이는 영상검파(映像檢波)된 신호를 휘도신호·빨강신호·녹색신호·파랑신호 등 4개의 신호로 구분해야 하기 때문이며, 이 구분은 자체적으로 3.58 MHz의 높은 안정도를 가지는 수정발진기(水晶發振器)에 의해서 이루어진다.

컬러 브라운관으로는 섀도마스크 방식·슬롯형 섀도마스크 방식·트리니트론 방식 등이 대표적인데, 그 특징은 다음과 같다.
⑴ 섀도마스크 방식:3개의 전자총이 독립되어 정삼각형으로 배열되어 있으며, 형광면과 전자총 사이에 약 60만 개의 작은 구멍이 뚫린 얇은 철판인 섀도마스크가 있다. 전자총에서 발사된 전자는 이 작은 구멍을 통해서 형광면을 때려 빛을 내게 되는데, 섀도마스크의 구멍마다 3원색의 도트(dot:短點)가 규칙적으로 도포되어 있다. 이 방식의 브라운관은 전자의 투과량이 적고 조정이 어렵다.

⑵ 슬롯형 섀도마스크 방식:3개의 전자총이 독립되어 1렬(in line gun)로 배열되어 있으며, 섀도마스크가 슬롯(slot) 모양으로, 형광물질은 3원색의 바(bar) 형태로 도포되어 있다. 이 방식은 전자의 투과량이 섀도마스크 방식보다 밝으며 조정이 쉽고 지구자기(地球磁氣)의 영향을 덜 받는다.

⑶ 트리니트론 방식:전자총이 1개로 구성되어 있는 것이 특징이며, 캐소드는 3개가 독립되어 있고, 제어그리드에 직선으로 3개의 구멍이 나 있어 빨강·초록·파랑의 세 전자빔을 형성하여 하나의 전자렌즈와 전자프리즘으로 전자빔을 집속시킨다. 변환이 정전기적(靜電氣的)으로 이루어지며, 전자의 투과량이 높아 소비전력이 적어지고 조정이 쉽다. 이 방식은 1968년 일본의 소니(SONY) 회사에서 개발하였다.

컬러 텔레비전은 색농도(color)·색상(tint)·색조화(contrast)·밝기(bright) 등 조절문제가 있어 조정이 어렵고 시간이 많이 걸렸으나, 최근에는 자동조절이 가능하게 되어 수동·자동이 하나의 스위치로 조절되고, 실내의 밝기에 따라 화면의 밝기도 자동조정된다. 미국 RCA가 1953년 섀도마스크 방식 브라운관을 개발한 이래 60년대에는 400 W 정도의 소비전력을 사용하였으며, 브라운관의 밝기도 흑백 텔레비전의 약 35 % 정도였다.

그 후 66년에는 전트랜지스터식 컬러 텔레비전이 미국의 모토롤라사에서 개발되고, 70년대에는 소비전력이 140 W대로 줄어들었다. 76년에는 반도체공업의 발달로 회로가 대폭 간단해져서 소비전력도 100 W 정도로 감소되었고, 화면의 밝기가 흑백 텔레비전의 2.5배 정도로 향상되었다. 컬러 텔레비전의 방영방식에는 엔티에스시(NTSC), 세캄(SECAM), 팔(PAL) 방식이 있다.