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壓縮一個視頻流就好比是冷凍乾燥一碗速溶湯，湯被包裝後，所有的水分都被擠出，攜帶和儲藏也變得更方便。當包裝的湯到了消費者手中後，會重新加入水來恢復湯的本來面目。通過從視頻或音頻流中提取出多餘的信息，MPEG-2能將信號流壓縮至原先大小的180分之一。當信號流到達用戶家中後，機頂盒再把原始內容“大體”恢復出來，將節目呈獻給觀衆。
壓縮，使得廣播發送方在不增加傳輸帶寬的前提下，將可傳輸節目或服務的數量提升至原先的6至10倍。餘下的帶寬則能夠提供更多的節目、高分辨率電視（HDTV）、網絡服務、或者交互式TV。
因爲MPEG-2壓縮算法是有損的，信號壓縮比的提高會導致信號質量的降低。從某種程度講，MPEG壓縮技術在引入人眼難以感知的畫質降低的前提下，儘可能的實現了壓縮信號質量的最大化。使用這些技術，在對圖像質量有所妥協的基礎上，能夠將信號顯著壓縮，但是壓縮率越高，越會犧牲節目的信號質量。
MPEG-2標準在圖像質量和碼率之間提供了一個靈活的權衡，以適應質量需求和帶寬需求的範圍。MPEG-2定義了多種不同的profile和level，允許廣播發送方根據所需質量來決定壓縮率的等級，以適應其應用場景。更多與profile和level的相關內容請看後續介紹。
視頻內容被數字化後，就可以開始壓縮了。視頻壓縮會在每一個視頻幀以及連續幀之間壓榨出相當多的冗餘，同時還使用了一些人類視覺系統的技術來描述運動。使用視頻壓縮，能夠在不造成令人無法接受的圖像質量損失的前提下，將原始數字信號中98%的部分榨取出來。
MPEG視頻壓縮的兩個主要的類型爲時間編碼和空間編碼。通過利用人眼對某種畫面質量下降（例如動態圖像區域的噪聲）的不敏感性，空間編碼消除了每個個視頻幀中像素與像素之間的冗餘。時間編碼將視頻序列中每一幀之間的冗餘降低到最小。
- 空間編碼
空間編碼依賴於圖像中臨近像素集合的相似性。舉個例子，一幅以藍天爲背景的圖片，通常會包含很多行完全相同的藍色像素點。空間編碼能夠只對這些像素的一個集合進行編碼，然後聲明餘下的都是完全一樣的，因此比特流中的冗餘數據就被消滅掉了。
空間編碼處理過程包括以下幾個步驟：
（1） 離散餘弦變換（DCT）
（2） 量化
（3） 加權
（4） 遍歷
（5） 熵編碼
離散餘弦變換（DCT）將圖像切分爲8X8像素的塊，再將像素強度轉換爲一個頻域值或係數的序列。由於空間冗餘的存在，很多係數都爲零或者接近零的值，則這些係數值可以從係數序列中丟棄，從而使得視頻幀可以用更少的bit位來表示。這種丟棄是會損失一些細節，但丟棄的細節很小，小到人眼幾乎無法感覺到。
儘管如此，當有時需要用更少的bit位來表示係數組的時候，則需要對數字視頻流的畫面精度作出妥協，產生更明顯的圖像質量下降。
做完離散餘弦變換後，視頻幀會被量化，這意味着係數組會按照視覺重要性重新排序。量化後，加權將會在更細節或更復雜的圖像區域降低質量，引入噪聲，因爲在這些區域人眼的視覺靈敏度會降低，而對於圖像變換小的區域，人眼對噪聲的引入會非常敏感。然後，遍歷離散餘弦變換系數組，首先發送最重要的係數，然後是不太重要的，最後聲明餘下的係數都是零值。
空間編碼的最後一步叫做熵編碼，將根據每個係數出現的次數調整其大小。經常重複出現的係數被用最少數量的bit來表示，從而極大降低了傳輸係數組所需的總帶寬。
- 時間編碼
時間編碼消除了視頻流中連續幀之間的冗餘，比如，一部從鳥瞰視角拍攝的足球比賽視頻中，運動員總是活動的，但背景畫面——球場本身是靜止的。時間編碼利用了連續幀的相似性，只對幀之間不同的地方進行編碼。這是通過兩種時間編碼方式實現：幀間預測和運動預測。
1. 幀間預測
幀間預測利用連續幀的相似，週期性的插入完整的參考值，並使用該幀來預測前向的和後向的其他幀。參考幀成爲幀內編碼幀，或者I幀。I幀被用作P幀和B幀的參照物。
預測幀——P幀，參考自前一個I幀或者P幀，這表明在傳輸P幀時，編碼器只需要傳輸該幀係數組與前一個I幀或P幀的不同點即可，而不需要傳輸全部DCT係數組。在解碼器端，通過前一個I幀和P幀作爲參照並添加不同點，即可恢復P幀。雙向預測幀——B幀，以前向和後向相鄰的I幀或P幀爲參考。通常P幀只需要I幀數據量的50%，而B幀僅需要I幀數據量的25%。
當然，如果只用一個I幀作爲基準來創建視頻流裏所有的其他幀的話，將會使視頻流極易出錯，因爲一個I幀中的錯誤將會蔓延至整個視頻流。因爲這個原因，幀流被分成了若干個GOP（Groupsof Pictures），一般長度是12到15幀。每個GOP從一個I幀開始，當一個I幀出錯時能夠快速恢復。GOP也包含P幀和B幀，下圖爲一個GOP的例子。
2. 運動預測
雖然屏幕上的物體可能會改變位置，但他們的形態卻通常是不變的。運動預測利用了這個相似性，測量物體的運動並將相應的運動矢量傳給瞭解碼器。解碼器利用該矢量，在下一幀中將指定的圖像從前一幀的位置移到新的位置。因此運動物體只需要編碼一次，再在後續幀中作必要的移動即可。
一般來說，運動會在多個幀間持續，所以傳輸矢量變化可以獲得更高的壓縮比。舉個例子，如果物體的速度是恆定的，則運動矢量不會變化；只有不等於零的矢量纔會被傳輸。
3. Profile和Level
爲了向廣播商提供編碼複雜度和圖像尺寸方面的靈活性，MPEG-2標準定義了一些不同的壓縮選擇——profile和level。Profile指定了編碼複雜度，level指定了每幀的像素數目。下圖列出了MPEG-2定義的各種profile和level，以及每種組合的最大碼率。
在當今的廣播環境中，最廣泛使用的組合是MainProfile at Main Level， 以及MainProfile at High Level。關於Profile和Level的更多信息，請參考MPEG-2specification。
4. 壓縮視頻流的解碼
MPEG-2視頻流的解碼過程就是反向的執行編碼過程的步驟。反轉DCT過程會根據編碼器的精度恢復頻域係數。然後解碼器會用I幀和P幀中的宏塊，來代替那些在編碼過程中從P幀和B幀中丟棄的冗餘宏塊。運動矢量定義了這些預測幀中的宏塊的具體位置。
就像前面所述，幀間預測需要將幀不按存儲順序發送給解碼器，並臨時保存在buffer中。例如，爲了讓解碼器重建B幀，必須首先保證該B幀的前一幀和後一幀對解碼器可用。下圖表示，在最終顯示給用戶之前，需要按照上面的序列順序解碼。
