H.264は，携帯からHDTV（high definition television）までカバーする高圧縮効率の動画フォーマット。MPEG-2やMPEG-4など今使われている方式よりも高い圧縮率を実現するために標準化された動画フォーマットである（表）。最も圧縮効率の高い動画フォーマットとして注目を集めており，最新のサービスや記録メディアで使われ始めている。
H.264は，例えば携帯電話向けの地上デジタル放送に使われることが決まっているほか，パソコンや携帯プレーヤ向けの映像配信サービス（ビデオPodcastなど）にも，主要フォーマットとして採用されつつある。さらに，次世代ビデオ・ディスクのBlu-rayディスクやHD-DVDディスクには，現行のDVDで使われているMPEG-2とともに，H.264が採用される予定。
「H.264」というのは国際標準団体「ITU-T」が定めた規格名。「MPEG-4 AVC」という別の呼び方もある。後者はMPEGという別の規格団体が定めた規格名である。実はH.264は，ITU-TとMPEGが共同で開発・規格化した仕様なので，その意味から「H.264｜MPEG-4AVC」と表記することもある。
MPEG-2はおもに4M～6Mビット/秒のDVDや20Mビット/秒程度のディジタル放送に，MPEG-4は数Mビット/秒程度の携帯電話，携帯端末向けの動画に利用されている。これに対してH.264は，携帯機器などに使う低ビットレートと，HDTVなどに使う高ビットレートの両方の領域で，より効率的にデータを圧縮する目的で作られた。
画面サイズなどの条件によって異なるが，H.264はMPEG-2やMPEG-4に比べて1.5～2倍の圧縮率を実現すると言われている。高い圧縮効率は，蓄積メディアの用途でも通信や放送の用途でも有利になる。エンコードやデコードに費やす処理量が増えるが，チップの性能向上で2005年から2006年にかけてH.264を利用した製品やサービスが数多く登場することとなった。
H.264での動画圧縮には，さまざまな要素技術（ツールという）が使われている。H.264の特徴は，いくつかの応用分野に合わせて，要素技術を使い分けるという点である。こうした要素技術のセットを「プロファイル」と呼んでおり，おもに低ビットレートの動画配信や放送などに使う「ベースライン・プロファイル」，HDTVなどの高画質動画向けの「メイン・プロファイル」，ストリーミング向けの「拡張プロファイル」という三つのプロファイルが定義されている。
プロファイルを構成する要素技術には，どのプロファイルにも含まれる基本的な要素技術と，それぞれのプロファイルだけが持つ特殊な要素技術がある。とくに前者の基本的な要素技術は，H.264の圧縮処理の要となる重要な技術で，従来のMPEG-2やMPEG-4に比べて大きく進化した。
大きく変わったのは「画面内予測」の方式だ。画面内予測とは，1画面（フレーム）の中の画素をブロックに分け，隣り合ったブロック同士の画素値（色や輝度）が似ているという性質を利用して，あるブロックの画素から周囲のブロックの画素を予測することでデータ量を減らす方法である。従来のMPEG-2やMPEG-4では，画素値の主要な成分だけを取り出してその部分だけについて予測をしている。それに対し，H.264は画素値のすべての情報を利用して，周囲のブロックの画素を予測する。この方法だと，処理量は増えるが予測精度を向上できるので，より高い圧縮効率を実現できる。また，画面内予測に使うブロックのサイズにも違いがある。MPEG-2とMPEG-4では8×8画素に固定されている。H.264は，平坦な画像向けに16×16画素，複雑な画像向けに4×4画素を選択して使える。
もう一つ大きく変わった部分は，「動き補償」のやり方である。動き補償とは，異なるフレームの画像の動きを差分情報に変換することで，データ量を減らす技術のこと。この動き補償の単位となるブロック・サイズとして，MPEG-2は16×8画素と16×16画素，MPEG-4は8×8画素と16×16画素しか選択できない。一方，H.264では4×4～16×16画素の範囲内で，全部で7種類の大きさのブロック・サイズを使えるようにした。こうすることで，フレーム間で動きが激しい場合は小さいブロックを使って予測精度を上げ，動きが少ない場合は大きなブロックを使ってデータ数を減らせる。
