1909年（明治42年）6月場所に大相撲の優勝制度が設けられ、優勝額の授与が始まったが、このときは勝敗同点者がいた場合には、番付上位の力士が優勝することとされていた。特別なケースとして、春秋園事件からの復帰力士を別席として追加した1933年（昭和8年）1月場所の十両で、別席同士の綾昇と番神山両者の地位序列が不明なため、番外として2人の間で決定戦が行われた（優勝は綾昇）ことがある。しかし、第二次世界大戦後の大相撲人気回復の方策の一つとして、優勝争いへの興味を喚起するために、同点の場合は優勝決定戦を行い決着をつけることが企画され、1947年（昭和22年）6月場所から実施された。最初の場所には東西制がまだ行われていたこともあって、幕内で9勝1敗の同点者が4人出た（横綱羽黒山・大関前田山・同東冨士・前頭8枚目力道山、優勝は羽黒山）。これは後に5人の決定戦が開催されるまで（1996年11月場所）長らく幕内の優勝決定戦出場人数としては最多記録であった。そのこともあり、この制度はすぐに定着した。ただし、幕下以下に関しては、1950年（昭和25年）1月場所から1956年（昭和31年）の1月場所までの一時期は決定戦は行われず、上位力士が優勝となっていた。十両以下の優勝決定戦は、千秋楽の中入（幕内の取組の直前）に行なわれるが、十両優勝に関係する力士が幕内力士と対戦が組まれていることもあり、その場合には該当する力士の結果を待って行なわれる。行司はそれぞれの地位に対応した行司が裁き、呼出も該当の地位の者が土俵上で呼び上げるので、序二段や序ノ口の場合には、裸足の行司が満員の観衆の中で裁く（呼出は見た目では地位が分からない）こととなり、そして通常の取組では幕下以下の行司や呼出は土俵に上がっても場内放送で名前が呼ばれることは無いが、決定戦だけは例外として名前が呼ばれるので、行司や呼出にとっても晴れ舞台である。決定戦が行われることが館内にアナウンスされると歓声が上がり、千秋楽の相撲観戦における醍醐味の一つとされる。なお、勝負審判は当日の十両取組を担当する者が十両以下各段表彰式まで引き続き担当する(幕内取組の途中で決定戦を行なう場合は幕内前半戦の審判が担当する)。2017年現在同部屋間または4親等以内の親族間であり本割での対戦が組まれない相手でも決定戦は行われるので、同部屋対決や兄弟等の4親等以内での対決になる場合もある。代表的なものは、1989年（平成元年）7月場所の千代の富士－北勝海の同部屋横綱同士、1995年（平成7年）11月場所の3代若乃花－貴乃花の同部屋兄弟同士（いわゆる「若貴対決」）の決定戦などがある。また、同部屋同士の力士が本割で対戦することはないことから、同部屋力士が2人以上15戦全勝し、同部屋同士の15戦全勝での優勝決定戦になることも可能性としてはあるが、現在まで、15戦全勝同士の優勝決定戦が行われた例は一度もない（そのため、現在まで15戦全勝で優勝を逃した力士というのも存在しない）。幕内の決定戦も、「それぞれの地位に対応した行司が裁く」という決まりが適用され、横綱・大関の登場しなかった過去3例の場合、1972年（昭和47年）3月場所の決定戦（長谷川勝敏 - 魁傑將晃戦）では、長谷川が関脇であったために三役格筆頭の3代木村正直（後の24代伊之助）が裁いた（控行司は2代式守伊三郎）。史上初の平幕対決となった2012年（平成24年）5月場所の決定戦（旭天鵬勝 - 栃煌山雄一郎戦）では、幕内格筆頭の11代式守勘太夫（現・41代伊之助）が裁いた（控にも幕内格の6代木村玉治郎が入った）。呼出も「それぞれの地位に対応した呼出が呼び上げる」という決まりから、幕内呼出筆頭の重夫が呼び上げを担当した。史上初の関脇対決となった2019年（令和元年）9月場所の決定戦（御嶽海久司 - 貴景勝光信戦）では、三役格筆頭の6代木村玉治郎が裁き（控にも三役格の3代木村容堂が入った）、呼出は三役呼出筆頭の次郎が呼び上げを担当した。それ以外の幕内の決定戦には、横綱か大関が登場しているため、裁きは原則として立行司の仕事である。現在の規則では木村庄之助が土俵に上がり式守伊之助が控に入る。出場力士が多かったり巴戦で決着がつかなかったりすると一定の番数（通常は2番）ごとに行司を交代するので伊之助も土俵に上がることになるが、庄之助が裁きを譲りたいとして伊之助を先に土俵に上げることもある。また立行司が休場や空位等により1名しかいない場合には控は三役格行司ということもある。また立行司が1名もいないケースでは、土俵上・控ともに三役格行司となる。過去には「庄之助は1番限り」として伊之助が先に土俵に上がっていたこともあったがこの時でも控行司として庄之助も入場していた。優勝決定戦が制定された当時は立行司が木村玉之助を含む3名だったため、当時の13代玉之助が裁いたり控えに入ることもあった。また副立行司が存在した時代には土俵上と控のどちらか、あるいは両方が副立行司ということもあり、降格後の13代玉之助や当時副立行司の2代木村正直（後の23代庄之助）が裁いたことがあった。呼出に関しても、幕内の決定戦では原則として（横綱か大関が登場している場合）立呼出が呼び上げるが、行司を交代するときは呼出も交代するので、その場合は原則として副立呼出が呼び上げることになる。十両以下の決定戦でも、番数が多いと一定の番数ごとに行司・呼出を交代する。本割では無いため、優勝決定戦に敗れても本割での連勝記録については中断しない事となっている。例として白鵬は2009年1月場所10日目から33連勝を記録したが、同場所千秋楽朝青龍との決定戦には敗れた。2018年3月場所現在まで例はないが平幕力士が横綱に勝って優勝しても金星にはならない。また番付編成においても、優勝決定戦での勝敗そのものは反映されない。そのため、例えば東西横綱（あるいは大関）の決定戦になり、西横綱（大関）が勝って優勝した場合でも、翌場所でも優勝力士は西方にとどまり、優勝同点の力士が東方ということがしばしば起こった。近年の例では、1996年（平成8年）11月場所において、幕内史上最多となる5人もが優勝決定戦（横綱・曙、大関・3代若乃花・武蔵丸・貴ノ浪、関脇・魁皇）に進出、当時西正大関の地位だった武蔵丸が優勝した。ところが、翌1997年（平成9年）1月場所の番付で大関陣は、優勝同点の3代若乃花が前場所と同じく大関最高位の東正大関で、先場所優勝者で綱取りの掛かった武蔵丸は西正大関の地位に留まっていた（貴ノ浪は東2（枚目）大関）。さらに1997年5月場所でも、東正横綱・貴乃花－西正横綱・曙の優勝決定戦は、曙が優勝し貴乃花が優勝同点だったが、次の7月場所番付は引き続き東正横綱・貴乃花、西正横綱・曙だった。このようなケースが発生する度に、「同じ横綱（大関）の地位で優勝した力士が、翌場所も優勝同点力士の下位に据え置かれるのはおかしい」との声が挙がり、1997年9月に日本相撲協会の理事会において、規約が「同地位で優勝決定戦を行った場合、優勝者を上位とする」と改正された。2001年（平成13年）1月場所、西正横綱・武蔵丸－東2（枚目）横綱・貴乃花との優勝決定戦で貴乃花の優勝時には、翌3月場所の番付は東正横綱に優勝の貴乃花が上がり、西正横綱に優勝同点の武蔵丸が据え置かれ、前場所との位置が逆転した。3人以上での決定戦で複数の横綱（大関）が優勝同点となった場合は、翌場所の番付の序列は前場所のものが反映される。出場予定の力士が急な怪我などで出場できなくなり、対戦相手が不戦勝となった例は幕内では存在しない（後述の通り、三段目で1例発生したのみ）。決定戦が引分や痛み分けといった決着をつけることが不可能になるようなケースは2018年5月場所終了時点で存在せず、実際に発生した場合にどのような対応をとるのかを示す規約についても存在が確認できないため、勝敗をつけられなくなった際に何が起こるのかは不明。