Sau khi được thành lập đến tháng 2 năm 1955 trạm truyền thanh Thủy Tạ chuyển về nhà thông tin - triển lãm ở số 47 Tràng Tiền và tăng công suất với 2 máy tăng âm 500W. Đường dây cũng được mở rộng theo các tuyến phố Đồng Xuân, Hàng Giấy, Hàng Đậu, Quán Thánh, Hàng Gai, Hàng Bông, Cửa Nam, ga Hà Nội, Hàng Bài, phố Huế, Bạch Mai, Ngô Quyền, Phan Chu Trinh, Lò Đúc. Đến cuối năm 1955, đường dây truyền thanh đã kéo dài trên toàn bộ hệ thống được 45 km và có 150 loa lớn.
Ngày 16 tháng 7 năm 1955 Chính Phủ Liên Xô quyết định viện trợ cho nước ta 11 hệ thống truyền thanh, trong đó có hệ thống truyền thanh của Hà Nội là lớn nhất.
Đầu năm 1956, chuyên gia Liên Xô đến Hà Nội thiết kế và lập kế hoạch xây dựng hệ thống truyền thanh cho Hà Nội. Ngày 25/02/1956, Ủy ban hành chính Thành phố đã thông qua kế hoạch này. Một công trường xây dựng truyền thanh được mở ra. Đến cuối năm 1956, cơ sở vật chất kỹ kỹ thuật truyền thanh đã có một bước phát triển mới gấp 10 lần về công suất máy, 2 lần về đường dây và gấp 3 lần về số loa truyền thanh; với chất lượng kỹ thuật hơn hẳn trước đó.
Năm 1959, Đài Truyền thanh Hà Nội chính thức được thành lập theo quyết định của Ủy ban hành chính thành phố. Ông Trần Đình Hòe được cử làm Trưởng đài và ông Dương Hoài An được cử làm Phó trưởng đài. Bộ máy của Đài gồm có: phòng biên tập, phòng kĩ thuật truyền thanh và bộ phận hành chính tài vụ.
Từ năm 1961, hệ thống truyền thanh của thành phố phát triển nhanh chóng. Đài đã thí điểm mắc loa vào các gia đình ở ngoại thành tại thôn Yên Duyên, xã Yên Sở, huyện Thanh Trì ∗, Hà Nội.
Đến cuối quí III năm 1965, vào dịp kỉ niệm 11 năm thành lập Đài, tất cả 102 xã, thị trấn ngoại thành đã có tiếng loa, chỉ còn 8 xã có 1 đến 2 loa công công cộng và 42 thôn chưa có tiếng loa. Cùng vào thời gian đó, thành phố đã có 4 trạm truyền thanh ở 4 huyện và trạm truyền thanh trung tâm ở nội thành với tổng công suất là 21.600 W.
Sau thời gian dài chuẩn bị, cuối quý II năm 1977, được Ủy ban Phát thanh Truyền hình giúp đỡ, Đài Truyền thanh Hà Nội được trang bị kĩ thuật truyền dẫn phát thanh để truyền dẫn tín hiệu từ 47 Hàng Dầu đến đài phát sóng Mễ Trì.
Tháng 10 năm 1977 đúng dịp kỉ niệm lần thứ 23 Giải phóng Thủ đô và ngày thành lập Đài, chương trình của Đài Hà Nội được phát sóng trên sóng AM 570KHZ (qua đài phát sóng Mễ Trì) đồng thời với việc phát thanh trên hệ thống truyền thanh nội và ngoại thành. Từ nay tiếng nói của Đài Hà Nội không chỉ có ở Hà Nội mà được phủ sóng các tỉnh miền Bắc và một phần miền Trung nước ta.
Sau nhiều năm nghiên cứu, suy nghĩ về chủ trương ra chương trình truyền hình riêng của Hà Nội, song song với chương trình của Đài Truyền hình Việt Nam, Đài đã đề xuất ý tưởng này với thành phố. Tại Nghị quyết số 41/QĐTC ngày 16/01/1978, UBND thành phố khẳng định, cùng với việc thực hiện chức năng của tờ báo nói, Đài còn có nhiệm vụ biên tập chương trình truyền hình về Hà Nội, bước đầu để phát sóng trên Đài Truyền hình Việt Nam. Quyết định số 41/QĐTC cũng cho phép thành lập tổ biên tập truyền hình để làm nòng cốt thực hiện nhiệm vụ này.
Ngày 01/01/1979, trên sóng của Đài Truyền hình Việt Nam, chương trình truyền hình Hà Nội đầu tiên có độ dài 45 phút mang tên “ Hà Nội mùa xuân 79” đã ra mắt khán giả Thủ Đô. Bước đầu chương trình truyền hình Hà Nội chỉ phát mỗi tháng 1 lần (vào chủ nhật tuần đầu tháng). Đến giữa năm 1980 tăng lên mỗi tuần 1 chương trình vào tối thứ ba. Tiếp đến, “Chùm tin Hà Nội” đóng góp hai ngày một lần 5 phút cho chương trình thời sự Đài Truyền hình Việt Nam.
Ngày 25 tháng 08 năm 1984, Thành ủy Hà Nội có chỉ thị số 21/CT-TU về phát triển sự nghiệp truyền thanh, truyền hình của Thủ đô. Năm 1984 Đài được cấp 70.000 USD trong hai đợt để mua sắm thiết bị cho truyền hình. Đội ngũ làm truyền hình được tăng lên hơn 30 cán bộ phóng viên, biên tập viên và kĩ thuật viên chuẩn bị cho bước phát triển mới của Đài.
Ngày 10/5/1985, Thành ủy Hà Nội có công văn số 60CV/TU gửi Ban Văn hóa Trung ương và Bộ Văn hóa Thông tin đề nghị cho Hà Nội phát chương trình truyền hình hàng ngày với thời lượng 30 phút (từ 18h15 đến 18h45 ). Chương trình được phát thử nghiệm vào ngày 19/5 và được phát chính thức vào đầu tháng 6 năm 1989.
Ngày 25/08/1989 UBND thành phố ra quyết định đổi tên Đài Phát thanh Hà Nội thành Đài Phát thanh và Truyền hình Hà Nội. Chính thức ghi nhận Đài là tờ báo nói và báo hình của thành phố.
Ngày 14/07/1990 Bộ Văn hóa Thông tin cấp giấy phép cho Đài Phát thanh và Truyền hình Hà Nội phát chương trình truyền hình chào buổi sáng. Đây là chương trình truyền hình buổi sáng được Đài Hà Nội thực hiện đầu tiên trong cả nước.
Ngày 19/05/1994, trung tâm kỹ thuật chuyển từ 47 Hàng Dầu về số 5 Huỳnh Thúc Kháng để sản xuất chương trình tại đây. Phát sóng Đài vẫn thuê ngành Bưu chính Viễn thông phát trên kênh 9 đài phát hình quốc gia.
Ngày 10/10/1994 Kỷ niệm 40 năm Giải phóng Thủ đô và Đài đón nhận Huân chương lao động Hạng nhất, cũng là ngày trạm trung tâm kỹ thuật truyền dẫn, phát sóng chương trình Phát Thanh - Truyền hình Hà Nội chính thức khánh thành. Đài được trang bị máy phát sóng riêng, sóng truyền hình được phát trên dải tần số VHF, kênh 6, công suất 1KW, bán kính phủ sóng có chất lượng tiêu chuẩn là 50km. Đây là bước ngoặt đặc biệt, đánh dấu một mốc quan trọng trong quá trình xây dựng, phát triển nhanh và vững chắc của Đài sau nay. Từ đây buổi
tối nhân dân có thể chọn xem một trong hai chương trình Truyền hình Việt Nam và Truyền hình Hà Nội.
Ngày 15/12/2000, Bộ chính trị Ban chấp hành Trung Ương Đảng khóa VIII có Nghị quyết 15-QĐ/TW về phương hướng, nhiệm vụ phát triển Thủ đô Hà Nội trong thời kỳ 2001 - 1010, trong đó xác định “ Hà Nội là trái tim của cả nước, đầu não chính trị hành chính Quốc gia, trung tâm lớn về văn hóa, kinh tế, giáo dục và giao dịch quốc tế…”. Đài phát thanh và Truyền hình Hà Nội là cơ
quan ngôn luận của Thành phố Hà Nội, ngoài trách nhiệm phổ biến và quảng bá văn hóa trên còn phải phấn đấu từng bước phát triển sự nghiệp theo định hướng mà Bộ Chính trị và Ủy Ban thường vụ Quốc hội giao cho Thủ đô.
Từ năm 2001 đến nay, là thời kỳ Đài Phát thanh và Truyền hình Hà Nội tập chung nâng cao chất lượng sản xuất chương trình, chất lượng nội dung và hình thức chương trình theo chuẩn mực chuyên nghiệp; tập trung đầu tư sản xuất nhiều chương trình thú vị nhằm phục vụ thị hiếu của bạn xem truyền hình.
Tháng 7/2001 Đài Phát thanh và Truyền hình Hà Nội triển khai thực hiện dự án Truyền hình Cáp (CATV) ở Hà Nội. Tháng 4/2002 Truyền hình Cáp Hà Nội đã khai trương phát thử nghiệm trong đó có 5 kênh trong nước và 7 kênh nước ngoài. Ngày 1/3/2004 Truyền hình Cáp đi vào phát sóng ổn định.
Vào lúc 0 giờ ngày 1/8/2008, Đài PTTH Hà Nội và Đài PTTH Hà Tây hợp nhất thành Đài PTTH Hà Nội. Như vậy, Đài PTTH Hà Nội hiện có hai kênh truyền hình quảng bá với thời lượng 18 giờ rưỡi, một kênh phát thanh FM 18 giờ rưỡi và một kênh phát thanh 2 giờ, một trang báo điện tử, một tạp chí và một mạng truyền hình cáp.
Về cơ cấu tổ chức và bộ máy của Đài Phát thanh và Truyền hình Hà Nội hiện nay gồm Tổng Giám đốc (Tổng biên tập); ba Phó Giám đốc phụ trách nội dung và kỹ thuật với hệ thống các phòng ban:
2. Ban biên tập Thời sự 3. Ban biên tập Kinh tế
4. Ban Biên tập Xây dựng và quản lý đô thị 5. Ban Biên tập Văn hoá - Xã hội
6. Ban Biên tập Văn nghệ
7. Ban Biên tập Thể thao- Giải trí 8. Ban Biên tập Thiếu nhi
9. Ban Biên tập Đối Ngoại 10. Ban Biên tập Phim truyện 11. Ban Biên tập Hộp thư
12. Ban Biên tập truyền hình cáp 13. Ban biên tập Tạp chí truyền hình 14. Tổ kiểm định sản phẩm báo chí 15. Ban Biên tập Báo Điện tử 16. Phòng Quay phim
17. Phòng Tư liệu
18. Phòng Kỹ thuật Truyền hình 19. Phòng Kỹ thuật Phát thanh
20. Phòng Kỹ thuật Truyền dẫn phát sóng (kênh I) 21. Phòng Kỹ thuật tổng hợp
22. Phòng tổ chức- cán bộ
23. Phòng Hành chính - Tổng hợp 24. Phòng Tài chính
25. Phòng Quảng cáo
26. Công ty Nghe nhìn Hà Nội
27. Công ty Dịch vụ Truyền thanh- Truyền hình (Trực thuộc đài) 28. Phòng Kế hoạch dự án
29. Phòng Quản lý TT cơ sở
30. Ban Biên tập chương trình (Kênh II) 31. Ban Biên tập Phát thanh (Kênh II)
32. Phòng kỹ thuật sản xuất chương trình (kênh II) 33. Phòng truyền dẫn phát sóng (kênh II)
Trải qua hơn nửa thế kỷ xây dựng và phát triển Đài Phát Thanh - Truyền Hình Hà Nội đã phát triển vượt bậc và trở thành một trong những đơn vị hàng đầu của hệ thống phát thanh - truyền hình cả nước. Từ một đài truyền thanh lúc đầu chủ yếu làm nhiệm vụ thông tin và tuyên truyền chính sách; đến nay, Đài đã trở thành một cơ quan báo chí tổng hợp với các loại hình báo chí phát thanh, truyền hình, báo điện tử - truyền hình Internet, truyền hình cáp và tạp chí truyền hình.