视频编码标准H.264比以前性能最好的标准H.263和MPEG-4提高编码效率约50%。意味着H.264仅需H.263或MPEG-4一半的码率便可重建出相同质量的图像.

H.264仍然沿用H.261奠定的运动补偿帧间预测结合分块正交变换的常规编码方法。相对于现有标准，H.264的变化实际上是放松了施加在现有标准上的实现复杂度和运算量的限制，把现有常规算法发挥至极限，从而以巨大运算量为代价取得图像质量的提高。其中H.264改善性能的内容包括：

4×4整数变换—变换矩阵系数只有±1、±2取值，具有较小方块（意味着较少运算量）、整数变换、无乘法、16位运算位长的优点，避免了一向困扰视频编码的浮点IDCT失谐问题，同时增强运动模型对于复杂运动的适应力。

二次正交变换——为了改善大面积平坦图像区域的编码性能，H.264提供一种新的16×16帧内编码模式，对亮度信号执行二重变换：第一次变换是H.264的4×4变换；第二次变换是对16个4×4变换系数块的直流系数执行4×4 Hadamard变换，对色差信号也采用相似的处理，从而提高压缩性能。