Η ανάπτυξή του πραγματοποιήθηκε από τη βρετανική εταιρεία Sinclair Research, με επικεφαλής τον Clive Sinclair. Η εταιρεία είχε ήδη παρουσιάσει τους υπολογιστές ZX80 και ZX81, επιδιώκοντας να προσφέρει συστήματα χαμηλού κόστους. Ο ZX Spectrum αποτέλεσε την εξέλιξη αυτής της σχεδιαστικής κατεύθυνσης, προσθέτοντας έγχρωμα γραφικά και βελτιωμένες δυνατότητες ήχου, διατηρώντας παράλληλα τη συμπαγή κατασκευή και το περιορισμένο κόστος.
Η επίσημη παρουσίασή του έγινε τον Απρίλιο του 1982. Κυκλοφόρησε αρχικά σε δύο βασικές εκδόσεις, με μνήμη RAM 16 KB και 48 KB. Η διαφορά στη μνήμη επηρέαζε κυρίως το μέγεθος των προγραμμάτων και των παιχνιδιών που μπορούσαν να εκτελεστούν. Ο επεξεργαστής ήταν ο Zilog Z80, χρονισμένος στα 3,5 MHz, ενώ το λειτουργικό περιβάλλον και οι βασικές εντολές προγραμματισμού ήταν ενσωματωμένα στη μνήμη ROM.
Η εξωτερική εμφάνιση του υπολογιστή ήταν χαρακτηριστική. Το μαύρο πλαστικό περίβλημα, οι μικρές ελαστικές μεμβρανικές επαφές του πληκτρολογίου και η πολύχρωμη διαγώνια λωρίδα στο δεξί μέρος αποτελούσαν αναγνωρίσιμα στοιχεία του σχεδιασμού του. Το πληκτρολόγιο διέθετε περιορισμένο αριθμό πλήκτρων, καθώς κάθε πλήκτρο μπορούσε να αντιστοιχεί σε περισσότερες από μία λειτουργίες. Οι εντολές της γλώσσας BASIC, οι αριθμητικές πράξεις, οι εντολές ελέγχου και οι λειτουργίες επεξεργασίας εισάγονταν με συνδυασμούς πλήκτρων και ειδικών τρόπων λειτουργίας. Η διάταξη αυτή μείωνε το κόστος κατασκευής, αλλά απαιτούσε εξοικείωση από τον χρήστη.
Η σύνδεση με την τηλεόραση γινόταν μέσω εξόδου RF, ενώ η αποθήκευση των προγραμμάτων πραγματοποιούνταν συνήθως σε κοινές κασέτες ήχου, με τη χρήση εξωτερικού κασετοφώνου. Η φόρτωση ενός παιχνιδιού ή μιας εφαρμογής μπορούσε να διαρκέσει αρκετά λεπτά και συνοδευόταν από χαρακτηριστικούς ήχους μετάδοσης δεδομένων. Η διαδικασία αυτή αποτελούσε μέρος της καθημερινής εμπειρίας χρήσης του Spectrum. Ο χρήστης έπρεπε να επιλέξει τη σωστή ένταση και ρύθμιση του κασετοφώνου, να πληκτρολογήσει την εντολή φόρτωσης και να περιμένει την ολοκλήρωση της μεταφοράς.
Η τεχνική του διαμόρφωση βασιζόταν σε επεξεργαστή 8 bit και αρχιτεκτονική με κοινή χρήση της μνήμης για την επεξεργασία και την απεικόνιση. Η ανάλυση των γραφικών έφθανε τα 256 × 192 εικονοστοιχεία (pixels), με δυνατότητα εμφάνισης οκτώ βασικών χρωμάτων σε δύο επίπεδα φωτεινότητας. Η συνολική παλέτα περιλάμβανε δεκαπέντε χρωματικές επιλογές, μαζί με το μαύρο. Ωστόσο, η εφαρμογή του χρώματος είχε έναν ιδιαίτερο περιορισμό: κάθε περιοχή χαρακτήρα 8 × 8 εικονοστοιχείων διέθετε κοινά χαρακτηριστικά χρώματος προσκηνίου και φόντου. Αυτό προκαλούσε το γνωστό φαινόμενο colour clash, δηλαδή την ανεπιθύμητη ανάμειξη χρωμάτων όταν διαφορετικά γραφικά αντικείμενα κινούνταν μέσα στην ίδια περιοχή. Ο περιορισμός αυτός επηρέασε τον σχεδιασμό πολλών παιχνιδιών και οδήγησε τους προγραμματιστές στην ανάπτυξη ειδικών τεχνικών απεικόνισης.
Ο ήχος παράγονταν από ένα απλό κύκλωμα ενός καναλιού, γνωστό ως beeper. Παρά την περιορισμένη δυνατότητα παραγωγής ήχου, οι δημιουργοί παιχνιδιών αξιοποίησαν τις εντολές της BASIC και τεχνικές προγραμματισμού χαμηλού επιπέδου για να δημιουργήσουν μουσικά θέματα, ηχητικά εφέ και συγχρονισμένες ακολουθίες ήχου. Στις μεταγενέστερες εκδόσεις των 128 KB προστέθηκε το ολοκληρωμένο κύκλωμα ήχου AY-3-8912, προσφέροντας τρία ανεξάρτητα κανάλια και σαφώς διευρυμένες ηχητικές δυνατότητες.
Η αποθήκευση σε κασέτες ήχου διαμόρφωσε μια ξεχωριστή πρακτική χρήσης. Τα παιχνίδια και τα προγράμματα διανέμονταν σε κασέτες, ενώ η φόρτωσή τους απαιτούσε σύνδεση του υπολογιστή με κασετόφωνο. Η διαδικασία μπορούσε να αποτύχει εξαιτίας της ποιότητας της κασέτας, της έντασης ή της ταχύτητας αναπαραγωγής. Παρά τις δυσκολίες, το μέσο αυτό επέτρεψε τη δημιουργία μιας μεγάλης αγοράς λογισμικού, με εκατοντάδες εταιρείες και ανεξάρτητους προγραμματιστές να παράγουν εφαρμογές και παιχνίδια.
Η ανάπτυξη της αγοράς παιχνιδιών υπήρξε καθοριστική για την ιστορία του Spectrum. Τίτλοι όπως τα Manic Miner (1983) και Jet Set Willy (1984), δημιουργίες του Matthew Smith, απέκτησαν ιδιαίτερη θέση στην ιστορία των ηλεκτρονικών παιχνιδιών. Ακολούθησαν παραγωγές όπως τα Elite, Knight Lore, Sabre Wulf, Dizzy και The Great Escape. Οι περιορισμένες δυνατότητες μνήμης και γραφικών οδήγησαν σε ευρηματικές λύσεις στον σχεδιασμό των επιπέδων, στην κίνηση των χαρακτήρων και στη διαχείριση των δεδομένων. Ο Spectrum συνέβαλε έτσι στην ανάπτυξη μιας βρετανικής βιομηχανίας λογισμικού, στην οποία συμμετείχαν πολλοί νέοι προγραμματιστές που ξεκίνησαν να δημιουργούν παιχνίδια από το σπίτι τους.
Η εμπορική επιτυχία του οδήγησε στην εμφάνιση πολλών εκδόσεων. Το 1984 παρουσιάστηκε ο ZX Spectrum+, με διαφορετικό πληκτρολόγιο και ανασχεδιασμένο περίβλημα. Το 1985 ακολούθησε ο Spectrum 128, με μνήμη 128 KB και βελτιωμένο σύστημα ήχου. Μετά την εξαγορά της Sinclair από την Amstrad το 1986, παρουσιάστηκαν οι εκδόσεις +2, με ενσωματωμένο κασετόφωνο, και +3, με ενσωματωμένη μονάδα δισκέτας. Οι εκδόσεις αυτές διατήρησαν τη συμβατότητα με μεγάλο μέρος της υπάρχουσας βιβλιοθήκης λογισμικού και επέκτειναν τη διάρκεια ζωής της πλατφόρμας.
Η επιρροή του ZX Spectrum ξεπέρασε τα τεχνικά χαρακτηριστικά του. Για πολλούς χρήστες αποτέλεσε την πρώτη επαφή με τον προγραμματισμό, τα ηλεκτρονικά παιχνίδια και την έννοια του προσωπικού υπολογιστή. Η σύνδεσή του με την τηλεόραση του σπιτιού, οι κασέτες, το χαρακτηριστικό πληκτρολόγιο και η μεγάλη συλλογή παιχνιδιών διαμόρφωσαν μια κοινή εμπειρία για παιδιά και εφήβους της δεκαετίας του 1980. Η διάδοσή του εκτός Μεγάλης Βρετανίας, μεταξύ άλλων και στην Ελλάδα, τον καθιέρωσε ως ένα από τα αναγνωρίσιμα σύμβολα της πρώτης περιόδου της οικιακής πληροφορικής.
Χρονολογική εξέλιξη του ZX Spectrum
Έτος Μοντέλο ή γεγονός
1982 Παρουσίαση ZX Spectrum 16K και 48K
1983 Κυκλοφορία των Manic Miner και πρώτων μεγάλων εμπορικών παιχνιδιών
1984 Παρουσίαση ZX Spectrum+
1985 Παρουσίαση ZX Spectrum 128
1986 Παρουσίαση ZX Spectrum +2 από την Amstrad
1987 Παρουσίαση ZX Spectrum +3 με ενσωματωμένη μονάδα δισκέτας
1990–1992 Σταδιακή ολοκλήρωση της εμπορικής παρουσίας των τελευταίων εκδόσεων