Năm 1976, Đài Truyền hình TPHCM phát sóng nghiệm phát hình màu. Hai năm sau, tháng 9 năm 1978, Đài THTƯ cũng đã bắt đầu thử nghiệm truyền hình màu (hệ SECAM) với thời lượng giới hạn nhằm mục đích thử nghiệm, phục vụ một số lượng hạn chế các máy thu hình màu hiện có của khán giả vào thời điểm đó. Để nâng cao trình độ đội ngũ, Đài THTƯ còn cử một đoàn gồm 8 kỹ sư sang thực tập về truyền hình màu tại Đài truyền hình Cộng hòa Dân chủ Đức trong thời gian 1 năm rưỡi. Ngoài ra, Đài cũng xây dựng Đài Tiếp vận Tam Đảo để phủ sóng toàn miền Bắc và hỗ trợ xây dựng các đài truyền hình địa phương.

Mặc dù Việt Nam dùng chuẩn SECAM của Liên Xô làm chuẩn phát sóng, nhưng hệ thống phát sóng ở hai miền Bắc–Nam hoàn toàn khác nhau: miền Bắc sử dụng chuẩn SECAM/CCIR D, trong khi miền Nam tiếp quản chuẩn phát hình FCC/CCIR M của Mỹ để lại. Vì vậy, để quản lý và thống nhất hệ thống phát thanh truyền hình cả nước, ngày 12 tháng 5 năm 1977, Nhà nước thành lập Ủy ban Phát thanh và Truyền hình (nâng cấp đài TNVN). Trong cơ cấu tổ chức của Ủy ban có Viện Nghiên cứu phát triển Phát thanh Truyền hình (Viện PTTH) để nghiên cứu giải quyết những tồn tại trong hệ thống PT-TH thống nhất, chủ yếu là ở truyền hình. Viện đặt trụ sở ở miền Nam (tại cơ sở 2 của HTV) để thuận lợi phối hợp với HTV giải quyết việc chuyển hệ để thống nhất hệ thống PT-TH trong cả nước

Nửa đầu thập niên 1980, công cuộc phát hình màu của các đài truyền hình bắt đầu diễn ra. THTƯ chính thức chuyển sang phát hình màu toàn thời gian vào đầu tháng 8 năm 1986, thay vì chỉ riêng các chương trình đặc biệt trước đây. Cùng thời điểm đó, HTV bắt đầu phát sóng thêm kênh HTV7 để thuận tiện cho việc chuyển đổi hệ phát sóng. Vào đêm ngày 23 tháng 8 năm 1987, do thiếu tiền cải tạo hệ thống điện đã quá cũ kỹ mà một vụ cháy lớn đã xảy ra, thiêu rụi toàn bộ trung tâm truyền hình của HTV. Tuy nhiên, ngay đêm hôm sau, HTV chuyển qua phát hình màu và chấm dứt hệ đen trắng.

Được sự tài trợ của Chính phủ Liên Xô, tháng 7 năm 1980, Đài Vệ tinh mặt đất Hoa Sen 1 (cách thị xã Phủ Lý 20 km) cùng tuyến vi ba với trạm chuyển tiếp tại Phú Xuyên (Hà Tây) đã hoàn thành để truyền tín hiệu về Bưu điện Bờ Hồ (Hoàn Kiếm) và Đài Truyền hình Việt Nam ở Giảng Võ. Lần đầu tiên, Trung tâm Truyền hình Giảng Võ đã trực tiếp ghi nhận được hình ảnh màu của chương trình hàng ngày ở Moskva. Công trình đã được đưa vào sử dụng đúng dịp kỷ niệm lần thứ 25 ngày ký Hiệp định về hợp tác kinh tế, khoa học kỹ thuật, thương mại giữa Việt Nam và Liên Xô và khai mạc Thế vận hội Mùa hè 1980. Kể từ đó, tin tức thời sự quốc tế của Đài Truyền hình Trung ương Liên Xô hàng ngày đến với Việt Nam, liên lạc viễn thông và một số hình ảnh về Việt Nam đến được với thế giới.

năm sau, năm 1985, Liên Xô tiếp tục tặng Việt Nam Đài Vệ tinh Hoa Sen 2, đặt tại đường Mạc Đĩnh Chi, Thành phố Hồ Chí Minh. Với Đài Hoa Sen 2, việc liên lạc qua vệ tinh giữa Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh đã được thiết lập, và các đài truyền hình hoàn toàn có khả năng trao đổi chương trình hàng ngày gần như tức thời, tạo điều kiện cho các đài truyền hình địa phương có thể phát chương trình truyền hình quốc gia trong ngày. Sau đó vài năm đã có những thay đổi lớn về tổ chức: Ủy ban PTTH Việt Nam giải thể, VOV và VTV được điều chuyển cho Bộ Văn hóa - Thông tin - Du lịch quản lý; tất cả cơ sở phát sóng và truyền dẫn của phát thanh - truyền hình lại được chuyển cho Tổng cục Bưu điện, đặt dưới sự quản lý của Cục Kỹ thuật Phát thanh - Truyền hình mới được thành lập.

Trong giai đoạn này, Việt Nam đang còn là thành viên của OIRT (Organization International of Radio and Television) – Tổ chức phát thanh truyền hình của các nước xã hội chủ nghĩa, đứng đầu là Liên Xô. Truyền hình Việt Nam bắt buộc phải sử dụng tiêu chuẩn màu SECAM, hệ chính được sử dụng ở các nước thành viên OIRT, trong khi hầu hết các máy ghi hình, thiết bị xử lý tín hiệu tại trung tâm lại sử dụng hệ PAL hoặc đa hệ, ngoại trừ một số máy ghi hình chuyên dụng của Liên Xô sử dụng hệ SECAM. Lúc này công nghệ truyền hình màu trên thế giới có 3 tiêu chuẩn: NTSC, PAL, SECAM, trong đó nổi trội hơn cả là hệ PAL. Truyền hình Việt Nam khi đó muốn chuyển đổi sang hệ PAL, song lại không được phép. Khi Liên Xô sụp đổ, tổ chức OIRT cũng không còn, các đài truyền hình đã quyết định chuyển sang phát sóng truyền hình màu hệ PAL.