สถานีโทรทัศน์ไทยพีบีเอส ออกอากาศครั้งแรกเมื่อวันที่ 15 มกราคม พ.ศ. 2551 เวลา 00:08 น. โดยรับช่วงการออกอากาศต่อจากสถานีโทรทัศน์ทีไอทีวี ซึ่งในวันนั้น เป็นวันสถาปนาขององค์การกระจายเสียงและแพร่ภาพสาธารณะแห่งประเทศไทย อย่างเป็นทางการ โดยองค์การฯ ได้รับโอนกิจการสถานีโทรทัศน์ทีไอทีวี ของกรมประชาสัมพันธ์ มาดำเนินการต่อด้วย และเป็นผลทำให้ทีไอทีวีต้องหยุดการออกอากาศตามผังรายการและสัญญาณของสถานีฯเองทั้งหมด พร้อมกับเชื่อมต่อรับสัญญาณชั่วคราวเพื่อดำเนินการทดลองการออกอากาศจากอาคารสถานีวิทยุโทรทัศน์แห่งประเทศไทย ถนนเพชรบุรีตัดใหม่ (ปัจจุบันเป็นที่ตั้งของสำนักข่าวกรมประชาสัมพันธ์และสถานีโทรทัศน์เอ็นบีทีเวิลด์) เป็นเวลา 16 วัน และกลับมาออกอากาศโดยสัญญาณของสถานีเองอีกครั้ง ในวันที่ 1 กุมภาพันธ์ จนกระทั่งในวันที่ 15 กุมภาพันธ์ จึงได้เริ่มออกอากาศอย่างเป็นทางการในเวลา 05:00 น.