NHKで放送された番組の一部を、ブロードバンドインターネット接続されたパソコンやテレビで、いつでも視聴できる動画配信サービスである。利用者は利用料金（NHK受信料とは別立てである。詳しくは利用料金を参照されたい）を支払うことにより、希望する番組をいつでも視聴できる。パソコンで視聴する場合、動画配信にWindows Media形式（デジタル著作権管理保護付き）を採用している関係で、Microsoft Windows XP以降のオペレーティングシステムを搭載したパソコン、かつ、インターネットブラウザとして、Internet Explorerと、Windows Media Playerが必須であったが、2010年4月1日正午以降は Adobe Flash Playerをアドオンなどで搭載したインターネットブラウザがあれば、Flash Video形式によって、オペレーティングシステムを問わずに利用できるようになった。また、インターネットには、ブロードバンドインターネット接続が必要がある。ただし、ISPや回線事業者は問わない。テレビで視聴する場合、「アクトビラ」「J:COMオンデマンド」「ひかりTV」のいずれかのサービスを契約することにより利用できるようになる。（詳しくは配信形態を参照）この場合も、各テレビサービス指定のインターネット・ブロードバンド回線およびISPへの接続が条件となる。配信される番組は、ニュース・ドラマ・ドキュメンタリー・歌番組・教養番組・趣味実用系番組など多岐にわたる。（詳しくはコンテンツ1本の料金と番組の例を参照）2013年現在のところ、IPアドレスアクセス判定により、日本国外からサービスを受けることができない。NHK「オンデマンド室」が担当部署となる。提供に必要な設備等は、渋谷区のNHK放送センターに設置された。NHKの公式発表によると、オンデマンド会計は会員数の伸び悩みなどから、赤字の状態が続いていた。このため、動画配信対象番組の放送後などに、頻繁に30秒スポット広告を打ち、サービス利用者の拡大を図っていた。当該CMのナレーションには、広報番組『土曜スタジオパーク』レギュラーのビビる大木を起用した。さらに、配信対象となる番組（ニュース以外）については、放送終了時に「NHKオンデマンドで配信します ご案内は[d]ボタンで」というテロップ表示もなされている（運行装置テロップからの表示、番組で使用されるテロップでの表示、VTR編集時に挿入される表示など番組により表示パターンが異なる。地域番組の関係で遅れ放送となる番組では配信対象番組であっても表示されない場合がある）。海外邦人向け日本語テレビ放送のNHKワールド・プレミアムでも、このテロップが表示されることもあるが、先述の通り日本以外の国･地域ではサービスを受けることができない。パソコン用番組表では、放送終了後の「過去の番組」のページで、対象番組にNHKオンデマンドのNODマークを付している（ただし、実際は個別の事情でその回だけ配信されていない番組や地域番組の差し替え配信終了後に遅れ放送される番組、本放送から数カ月を経た再放送のため配信が終了している番組などにもマークがついている場合がある。逆に、単発番組や通常は配信しない番組を臨時に配信する場合など、実際は配信されているのにマークがついていないこともある）。NHK番組たまごの番組は配信されることが多いが、テロップ表示も番組表内のマークも通常つかない。2010年3月の日向英実放送総局長の定例記者会見によれば、2010年2月時点のパソコン向けサービスの会員数は約38万2千人、同年2月のビデオビューは約47万7千にのぼる。2009年のパソコン向けとテレビ向け双方のサービスを合わせた事業収入は、約2億1千万円（2008年度にかかる第一四半期で約5千万円、2009年度の11月末までの売り上げが約1億6千万円）である。なお加入者数や視聴実績は、毎月行われるNHK放送総局長定例記者会見の資料などで、開示される場合がある。2012年1月に、単月売上が初めて1億円を突破した。2018年12月に、10周年を迎えた。
1月場所は初日から9連勝で4場所ぶりの土俵となった朝青龍と並んでいたが、10日目に日馬富士（当時新大関・安馬から改名）に敗れて朝青龍にリードを許した。その後も全勝の朝青龍との星1つの差は変わらず、優勝争いはこの2者に絞られていった。千秋楽の本割では朝青龍を寄り倒して、14勝1敗同士の優勝決定戦に持ち込んだが、優勝決定戦で朝青龍に寄り切りで敗れて4連覇を逃した。3月場所も朝青龍と熾烈な優勝争いを演じていた。10日目に朝青龍が日馬富士に敗れた後も単独トップを維持し、14日目に10回目の優勝を決めた。これにより、不知火型の横綱の最多優勝記録を更新した。翌日の千秋楽も朝青龍を寄り切って自身3度目の全勝優勝で締めくくった。5月場所は12日目まで日馬富士と全勝で優勝争いのトップを走っていた。13日目の全勝対決において裾払いで日馬富士を破り、33連勝になった。この日の勝利で従来羽黒山が持っていた取り直し制度導入後の不知火型の連勝記録（32連勝）を更新した。だが、14日目の琴欧洲戦で、琴欧洲の上手投げを食らい、連勝記録は33で止まった。千秋楽は朝青龍を寄り切って日馬富士と同成績の14勝1敗で優勝決定戦に臨んだが敗れて優勝を逃した。しかし、千秋楽の白星で前年7月場所からの6場所間での勝ち星が85となり、年度にこだわらない任意の場所の連続6場所としては北の湖（1977年9月から1978年7月にかけて）に並ぶタイ記録を樹立した。7月場所は、11日目に琴光喜に敗れ1敗を喫するも、13日目に同じく11勝1敗で並ぶ琴欧洲との直接対決を上手投げで制し単独トップに立つと、そのまま千秋楽まで1敗を守り14勝1敗で11回目の優勝を決めた。9月場所は6日目に平幕の翔天狼に初顔で金星を許して1敗、その後14日目まで全勝の朝青龍を1差で追っていた。千秋楽結びの一番では朝青龍を寄り切って勝利。14勝1敗同士の優勝決定戦へもつれ込んだものの、決定戦では朝青龍に右掬い投げで敗れて、同年1月場所同様に逆転優勝はならなかった。この結果、2009年は東京場所での優勝を果たせなかった。また、年間3場所（1月・5月・9月）の決定戦での敗戦は史上初となった。さらにこの3場所とも14勝1敗で優勝を逃しており、14勝1敗の成績で優勝できなかった横綱の場所数としては歴代最多となった。しかし、先場所の時点で玉の海（1970年9月 - 1971年3月）や千代の富士（1988年5月 - 11月）と並んでいた「4場所連続14勝以上」の記録を、千秋楽の勝利で「5場所連続14勝以上」に延ばし、単独トップとなった。11月場所は14日目に琴光喜を上手投げで下し、12回目の優勝を決めるとともに年間勝ち星の新記録を達成した。（この場所で同時に史上初の「6場所連続14勝以上」と「9場所連続13勝以上」を記録）更に翌日の千秋楽で朝青龍を左上手投げで下し、2005年に朝青龍が記録した年間最多勝記録84を2勝更新する86勝4敗の新記録を打ち立て、4度目の全勝優勝、九州場所3連覇で2009年を締めくくった。同時に白鵬自身と北の湖がもつ、年度にこだわらない任意の場所の連続6場所での勝ち星85をも更新した。