Pada akhir abad ke-20, para penyiar mulai memperkenalkan program televisi definisi tinggi (HD) untuk memberikan kejelasan dan resolusi gambar yang lebih baik daripada televisi analog atau digital standar. Perbaikan ini dilakukan bersamaan dengan televisi light-emitting diode (LED) dan liquid crystal diode (LCD) dalam format layar datar yang menyediakan teknologi yang diperlukan untuk melihat sinyal definisi tinggi. Televisi definisi tinggi ultra (UHDTV) menyediakan hingga 16 kali lebih banyak elemen gambar, atau piksel, daripada layar HD, memungkinkan kualitas gambar definisi tinggi pada layar yang lebih besar.
Pada abad ke-20, sinyal definisi tinggi awal menggunakan teknologi analog, yang mirip dengan transmisi radio gambar dan suara. Definisi tinggi analog membutuhkan hingga empat kali bandwidth sinyal televisi standar, yang membatasi penggunaannya. Perkembangan sinyal digital, di mana gambar dan suara diubah menjadi nol dan satu biner, kemudian diubah kembali ke format televisi di penerima, memungkinkan lebih banyak data untuk dibawa pada pita sinyal.
Sinyal televisi menggunakan frekuensi transmisi yang mirip dengan komunikasi radio, laut dan telepon. Pengembangan penyiaran televisi definisi tinggi dan ultra tinggi memerlukan teknologi kompresi digital baru, yang mengambil sinyal digital standar dan mengompresnya secara elektronik untuk memungkinkan lebih banyak data dibawa pada sinyal yang ada. Peningkatan ini memungkinkan sinyal definisi tinggi dikirimkan ke pelanggan mulai tahun 1990-an.
Karena pelanggan menuntut televisi yang lebih besar, produsen membuat perbaikan dalam sinyal definisi tinggi dan elektronik untuk memungkinkan televisi dengan layar 50 inci (125 cm) dan lebih besar untuk diproduksi. Ada batasan ukuran layar dengan sinyal definisi tinggi, karena pada akhirnya kualitas gambar menurun dan kecepatan refresh layar, yang disebut pemindaian, dapat terlihat. Keterbatasan ini menyebabkan pengembangan teknologi televisi definisi tinggi ultra, untuk memungkinkan definisi tinggi pada layar yang lebih besar. UHDTV pertama kali didemonstrasikan pada tahun 2002 oleh para peneliti di lembaga penyiaran milik negara Jepang NHK.
Pengembangan awal UHDTV terbatas pada pengujian laboratorium transmisi sinyal dan kompresi digital, karena sinyal UHDTV membutuhkan data yang sangat besar. Data tambahan membutuhkan teknologi kompresi dan transmisi digital baru untuk dikembangkan, karena sinyal televisi definisi ultra tinggi tidak dapat dikirim melalui frekuensi televisi yang ada. Tes awal UHDTV adalah sinyal yang ditransmisikan dari Inggris ke Jepang, yang melibatkan kebutuhan bandwidth yang sangat tinggi melalui frekuensi khusus.
Salah satu perhatian dari teknologi televisi definisi ultra tinggi adalah rasa mual yang disebabkan oleh gerakan yang disebabkan oleh gerakan gambar besar di layar. Pengujian awal dengan konsumen menunjukkan bahwa beberapa pengguna memiliki gejala yang mirip dengan mabuk perjalanan saat melihat gambar UHDTV. Menjauh dari layar, membatasi penggunaan UHDTV ke ruangan atau lokasi yang lebih besar, dapat mengurangi gejalanya.