สถานีวิทยุโทรทัศน์กองทัพบก ราวปี พ.ศ. 2495 กระทรวงกลาโหมออกข้อบังคับ ว่าด้วยการมอบหมายงานแก่เจ้าหน้าที่กองทัพบก โดยกำหนดให้กรมการทหารสื่อสาร (สส.) จัดตั้งแผนกกิจการวิทยุโทรทัศน์ ขึ้นตรงต่อกองการกระจายเสียงและโทรทัศน์ ต่อมาในปี พ.ศ. 2497 มีการกำหนดอัตรากำลังพลประจำแผนกโทรทัศน์ ในอัตราเฉพาะกิจ สังกัดกรมการทหารสื่อสาร จำนวน 52 นาย เพื่อปฏิบัติงาน ออกอากาศโทรทัศน์ภาคพื้นดิน ผลิตและถ่ายทอดรายการโทรทัศน์
จากนั้นในวันที่ 25 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2500 จอมพลสฤษดิ์ ธนะรัชต์ ผู้บัญชาการทหารบกในขณะนั้น ลงนามในคำสั่งแต่งตั้ง คณะกรรมการดำเนินการวิทยุโทรทัศน์กองทัพบก ประกอบด้วย พลเอกไสว ไสวแสนยากร เป็นประธานกรรมการ และพันเอก (พิเศษ) การุณ เก่งระดมยิง เป็นเลขานุการ มีหน้าที่จัดทำ"โครงการจัดตั้งสถานีวิทยุโทรทัศน์กองทัพบก" พร้อมทั้งวางแผนการอำนวยการ และควบคุมการดำเนินกิจการวิทยุโทรทัศน์ รวมถึงมีอำนาจแต่งตั้งคณะอนุกรรมการ เพื่อปฏิบัติงานให้ได้ผลตามที่ราชการทหารมุ่งหมาย ต่อมาในวันที่ 24 มิถุนายน ปีเดียวกัน มีพิธีวางศิลาฤกษ์ อาคารที่ทำการสถานีวิทยุโทรทัศน์กองทัพบก ในบริเวณกองพลทหารม้าที่ 2 รักษาพระองค์ สนามเป้า ถนนพหลโยธิน แขวงสามเสนใน เขตพญาไท กรุงเทพมหานคร โดยทำสัญญายืมเงินกับกองทัพบก เพื่อเป็นทุนในการก่อสร้าง และจัดหาอุปกรณ์ จำนวน 10,101,212 บาท
สถานีวิทยุโทรทัศน์กองทัพบกช่อง 7 (ชื่อสากล: ATV รหัส: HSATV ชื่อย่อ: ททบ.7) เริ่มต้นออกอากาศเป็นปฐมฤกษ์ เมื่อวันเสาร์ที่ 25 มกราคม พ.ศ. 2501 จากอาคารสวนอัมพร เป็นภาพขาวดำ ใช้ระบบเอฟซีซี (Federal Communication Committee) 525 เส้น ทางช่องสัญญาณที่ 7 ด้วยเครื่องส่งออกอากาศ กำลังส่ง 5 กิโลวัตต์ และทวีกำลังเพิ่มขึ้นอีก 12 เท่า บนสายอากาศสูง 300 ฟุต รวมกำลังส่งออกอากาศทั้งสิ้น 60 กิโลวัตต์ จึงเป็นสถานีโทรทัศน์ไทยแห่งที่สอง ต่อจากสถานีโทรทัศน์ไทยทีวีช่อง 4 ของบริษัท ไทยโทรทัศน์ จำกัด (สถานีโทรทัศน์ช่อง 9 เอ็มคอตเอชดี ของบริษัท อสมท จำกัด (มหาชน) ในปัจจุบัน)
ต่อมา เมื่อก่อสร้างของอาคารสถานีเสร็จสมบูรณ์ จึงเริ่มออกอากาศอย่างเป็นทางการในทุกวันพุธ แล้วจึงเพิ่มวันจันทร์และวันศุกร์ในระยะถัดมา โดยรายการส่วนมากเป็นสารคดีและภาพยนตร์ต่างประเทศ จากนั้นในปี พ.ศ. 2506 ททบ.ตั้งสถานีทวนสัญญาณเป็นแห่งแรก บนยอดเขาวงพระจันทร์ อำเภอโคกสำโรง จังหวัดลพบุรี โดยใช้เครื่องทรานสเลเตอร์ถ่ายทอดสัญญาณ เริ่มจากถ่ายทอดการฝึกทหารในยามปกติ ซึ่งมีชื่อรายการว่า การฝึกธนะรัชต์ ทั้งนี้ เริ่มจัดรายการภาคกลางวัน ในปีเดียวกันนี้ด้วย
พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชและสมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ เสด็จพระราชดำเนินพร้อมด้วยสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวมหาวชิราลงกรณ บดินทรเทพยวรางกูร สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี สมเด็จพระเจ้าลูกเธอ เจ้าฟ้าจุฬาภรณวลัยลักษณ์ อัครราชกุมารี และทูลกระหม่อมหญิงอุบลรัตนราชกัญญา สิริวัฒนาพรรณวดี ทอดพระเนตรกิจการ สถานีวิทยุโทรทัศน์กองทัพบก เมื่อวันที่ 31 สิงหาคม พ.ศ. 2508
นอกจากนี้ ททบ.5 ยังเริ่มจัดตั้ง สถานีวิทยุกระจายเสียงระบบเอฟเอ็ม ความถี่ 94.0 เมกะเฮิร์ตซ์ ในปีเดียวกันนี้ โดยในระยะแรกเป็นการถ่ายทอดเสียงภาษาอังกฤษ จากฟิล์มภาพยนตร์ที่ออกอากาศทาง ททบ. และเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม พ.ศ. 2511 ททบ.ร่วมกับสถานีโทรทัศน์อีก 3 แห่งในขณะนั้น ก่อตั้ง โทรทัศน์รวมการเฉพาะกิจแห่งประเทศไทย (ชื่อย่อ: ทรท., ทีวีพูล) เพื่ออำนวยการปฏิบัติงาน ระหว่างสถานีโทรทัศน์ในประเทศไทย ต่อมาในปี พ.ศ. 2515 ททบ.ตั้งสถานีทวนสัญญาณเพิ่มเติม ที่จังหวัดนครสวรรค์และจังหวัดนครราชสีมา โดยเปลี่ยนมาใช้ระบบไมโครเวฟแทน
จากนั้น ททบ.5 ปรับปรุงระบบเครื่องส่งโทรทัศน์ จากเดิมที่ใช้ระบบ 525 เส้น ภาพขาวดำ ช่องสัญญาณที่ 7 เป็นระบบ 625 เส้น ในย่านความถี่วีเอชเอฟ ทางช่องสัญญาณที่ 5 ตั้งแต่วันที่ 3 ตุลาคม พ.ศ. 2517 พร้อมกับเปลี่ยนชื่อเป็น สถานีวิทยุโทรทัศน์กองทัพบก ช่อง 5 (ททบ.5) ซึ่งเป็นชื่อที่ใช้มาจนถึงปัจจุบัน ทั้งนี้เมื่อวันที่ 3 ธันวาคม พ.ศ. 2517 ททบ.เริ่มออกอากาศด้วยภาพสีในระบบพาล (Phase Alternation Line - PAL) เป็นครั้งแรกด้วยการถ่ายทอดสด พิธีถวายสัตย์ปฏิญาณตนและสวนสนามของทหารรักษาพระองค์ ณ ลานพระราชวังดุสิต และต่อมา ททบ.5 จึงเปลี่ยนแปลงตราสัญลักษณ์ของสถานีฯ เพื่อให้สอดคล้องกับการบริหารงานของสถานี และยังมีการเปลี่ยนอีกครั้งหนึ่งด้วย
เมื่อปี พ.ศ. 2521 ททบ.ร่วมกับสถานีโทรทัศน์สีกองทัพบกช่อง 7 เช่าสัญญาณดาวเทียมปาลาปาของอินโดนีเซีย พร้อมตั้งสถานีถ่ายทอดสัญญาณผ่านดาวเทียมเพิ่มขึ้นทั่วประเทศ และเริ่มจัดทำห้องส่งส่วนภูมิภาค ในภาคเหนือที่จังหวัดเชียงใหม่, ภาคใต้ที่จังหวัดสงขลา และภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ที่จังหวัดอุบลราชธานี อนึ่ง ในช่วงทศวรรษนี้ ททบ.ดำเนินการขยายสถานีเครือข่ายในจังหวัดต่างๆ เพิ่มเติมดังต่อไปนี้
นอกจากนี้ ททบ.5 ยังเปิดให้บริการเว็บไซต์ของสถานีฯ เป็นแห่งแรกในประเทศไทย เมื่อปี พ.ศ. 2538 โดยใช้โดเมนเนม www.tv5.co.th พร้อมทั้งจัดทำระบบโทรทัศน์ทางอินเทอร์เน็ต เป็นแห่งแรกในทวีปเอเชีย ทั้งนี้ในปี พ.ศ. 2539 ททบ.เป็นผู้ริเริ่มใช้เฮลิคอปเตอร์ที่ติดตั้งกล้องวิดีโอ และรถถ่ายทอดเคลื่อนที่ผ่านระบบดาวเทียม (Digital Satellite News Gathering ชื่อย่อ: D-SNG) มาใช้กับการถ่ายทอดสดและรายงานข่าว เป็นแห่งแรกในภูมิภาคอาเซียน รวมถึงเป็นสถานีแรกของประเทศไทย ที่ดำเนินการผลิตและควบคุมการออกอากาศ ด้วยระบบดิจิตอล ตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2541 และยังเริ่มต้นออกอากาศตลอด 24 ชั่วโมงเป็นสถานีแรกของไทย
ต่อมา ตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2541 ททบ.5 ดำเนินการออกอากาศโทรทัศน์ผ่านดาวเทียม ในระบบดิจิตอลไปยังทุกภูมิภาคทั่วโลก ตามโครงการ โดยปัจจุบันสามารถรับชมในกว่า 170 ประเทศ และในวาระครบรอบ 40 ปี ททบ. ปีเดียวกันนั้นเอง การก่อสร้างอาคารที่ทำการ และอาคารหลักของสถานีโทรทัศน์ ซึ่งรวมส่วนบริหาร ส่วนปฏิบัติการ และส่วนสนับสนุนไว้ในอาคารเดียวกัน รวมทั้งมีห้องส่งโทรทัศน์อันทันสมัย จำนวน 4 ห้อง ก็แล้วเสร็จสมบูรณ์ ต่อมาในปี พ.ศ. 2550 ททบ.เริ่มดำเนินงานก่อสร้าง อาคารสำนักงานเพิ่มเติม และอาคารจอดรถ กำหนดแล้วเสร็จในวาระครบรอบ 50 ปีของ ททบ.5 คือ พ.ศ. 2551
โดยในปีดังกล่าว ททบ.จัดซื้อระบบออกอากาศภายในห้องส่งใหม่ ประกอบด้วยโรงถ่ายเสมือนจริง (Virtual Studio) และกำแพงวิดีทัศน์ (Video Wall) พร้อมทั้งใช้สีแดง ประกอบการนำเสนอข่าวของสถานีฯ ในปีต่อมา (พ.ศ. 2552) ททบ.5 เปลี่ยนไปใช้สีเขียว เป็นหลักในการนำเสนอข่าว โดยให้มีนัยสื่อถึงกองทัพบก ล่าสุด ททบ.ดำเนินงานก่อสร้าง อาคารชุดอเนกประสงค์แห่งใหม่ เริ่มตั้งแต่ปี พ.ศ. 2554 โดยมีกำหนดแล้วเสร็จวันที่ 5 กันยายน พ.ศ. 2557
คณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์ และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ อนุญาตให้กรมประชาสัมพันธ์, บริษัท อสมท จำกัด (มหาชน)และองค์การกระจายเสียงและแพร่ภาพสาธารณะแห่งประเทศไทย ร่วมกันทดลองออกอากาศโทรทัศน์ระบบดิจิทัล โดยมอบหมายให้ ททบ.5 เป็นผู้ดำเนินการ ตั้งแต่เวลา 13:00 น. ของวันศุกร์ที่ 25 มกราคม จนถึงเวลา 12:59 น. ของวันพุธที่ 24 กรกฎาคม พ.ศ. 2556 เป็นระยะเวลา 6 เดือน ในย่านความถี่ยูเอชเอฟ ช่องสัญญาณที่ 36 ซึ่งแบ่งออกเป็น 8 ช่องรายการคือ 6 ช่องทวนสัญญาณจากช่องโทรทัศน์ภาคพื้นดิน (Terrestrial) ด้วยความละเอียดมาตรฐานตามปกติ ซึ่งประกอบด้วย สถานีวิทยุโทรทัศน์กองทัพบกช่อง 5, สถานีโทรทัศน์สีกองทัพบกช่อง 7 , สถานีโทรทัศน์ไทยทีวีสีช่อง 3, สถานีโทรทัศน์โมเดิร์นไนน์, สถานีวิทยุโทรทัศน์แห่งประเทศไทย และสถานีโทรทัศน์ไทยพีบีเอส สำหรับอีก 2 ช่องรายการ จะทดลองออกอากาศโทรทัศน์ความละเอียดสูง กล่าวคือ ช่องหนึ่งจะกระจายเสียงและแพร่ภาพ รายการโทรทัศน์ความละเอียดสูงซึ่งผลิตโดย ททบ. ส่วนอีกช่องหนึ่งจะทวนสัญญาณ จากช่องรายการของไทยพีบีเอส ซึ่งออกอากาศในระบบความละเอียดสูงผ่านดาวเทียมอยู่แต่เดิม โดยมีรัศมีรอบเสาส่งสัญญาณบนยอดอาคารใบหยก 2 เป็นระยะทาง 80 กิโลเมตร ครอบคลุมเขตกรุงเทพมหานครและปริมณฑล
ต่อมา กสทช.อนุมัติใบอนุญาตประกอบกิจการ โทรทัศน์ภาคพื้นดินระบบดิจิทัล ประเภทบริการสาธารณะเพื่อความมั่นคงแก่ ททบ.5 โดยเริ่มนำสัญญาณภาพและเสียง ออกอากาศคู่ขนานไปจาก โทรทัศน์ภาคพื้นดินระบบแอนะล็อกทางช่อง 5 เดิม พร้อมกับผู้ประกอบการส่วนมาก ในประเภทบริการทางธุรกิจ เมื่อวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2557 ต่อมา ททบ.5 ตั้งชื่อช่องรายการที่ออกอากาศในระบบดิจิทัลว่า ทีวี 5 เอชดี1 (TV5 HD1) (วิธีอ่าน อ่านว่า "ทีวีไฟว์ เอชดีวัน") พร้อมกับการปรับเปลี่ยนการปรากฏตราสัญลักษณ์ของสถานีแต่เพียงเล็กน้อย ด้วยการเพิ่มตัวอักษรคำว่า "HD1" สีเทาเงิน ประดับติดกับสัญลักษณ์ไว้ทางด้านขวาตรงกลาง โดยเพื่อใช้สำหรับการปรากฏตราสถานีฯไว้อยู่ที่มุมขวาของหน้าจอโทรทัศน์ เมื่อขณะที่กำลังออกอากาศรายการต่างๆอยู่ ทั้งระบบแอนะล็อกและดิจิทัล ตั้งแต่วันที่ 15 สิงหาคม พ.ศ. 2557 ซึ่งใช้มาจนกระทั่งพฤษภาคม พ.ศ. 2561 จึงได้ปรับอัตลักษณ์บนหน้าจอใหม่ให้ใหญ่และโดดเด่นขึ้น