2003年12月10日,该频道进行相应的播出系统测试。
2003年12月28日,CCTV-少儿正式开播, 该频道脱离CCTV-7(现为中国中央电视台军事·农业频道)并整合在CCTV-1、CCTV-2、CCTV-3、CCTV-4、CCTV-7、CCTV-8、CCTV-10等7个频道(当时原有的频道继续播出,现在以上7个频道现在均停播青少中心(少儿频道)制作的少儿节目)播出的由青少中心制作的13个少儿节目并新开办13个少儿节目。 2006年8月16日起,因中央电视台在晚间黄金时段全面启动“绿色广告标识”的审核工作,该频道在晚间黄金时段播广告时,屏幕右上角显示半透明状的“绿色广告标识”。
2011年8月起,该频道改为以少儿节目为主的半综合频道。其中在每日06:00~22:00主要播出少儿节目,而在22点之后安排电视剧、电影播出。
2013年2月10日,该频道重播《2013年中国中央电视台春节联欢晚会》。
2013年起,因央视加强公益广告审核工作,该频道在播出公益广告时,右上角显示彩色色块的“公益广告标识”。
2014年1月1日,该频道的高清版通过中星6A上星播出,开始了高清、标清同播。
2014年1月30日,该频道被安排与中国中央电视台的综合频道、综艺频道(2011年起)、中文国际频道等同步直播中国中央电视台春节联欢晚会。2015年2月21日,该频道重播《2015年中国中央电视台春节联欢晚会》。
2015年,该频道与爱奇艺合作并获得中央电视台2015年六一晚会(包括历届及今届)网上平台独家播映权。
2015年6月1日晚20:10,中央电视台“中国梦”主题动画系列片《星星梦》在该频道播出。
2015年6月12日至25日,全国首部青少年普法动画系列剧《成成学法律之消防篇》在该频道播出。
2015年7月,季播儿童野外真人秀《最野假期》在央视少儿频道晚八点首播。
2015年9月2日至4日,因抗日战争胜利70周年纪念日,按照规定暂停少儿节目,期间少儿频道均播出抗战剧和抗战电影(其中9月2日至4日每天早上6:00至7:00播出动画片《抗日小奇兵》,7:00以后播出抗战剧或者抗战电影等其他节目);白天以《锁定美军特使》为主,傍晚播出抗战老电影,晚上播出《黑狐》、《亮剑》等;9月4日12:00重播阅兵庆典。
2015年11月,中央电视台少儿频道联合中国众多部委共同主办中国青少年团队竞技公益励志节目《极速少年》。
2015年12月29日,中央电视台少儿频道与中国残疾人福利基金会在北京保利剧院共同举办“集善残疾儿童助养 我#童益#——和残疾儿童一起迎新年·《我爱童话》慈善义演”活动。
2015年12月30日,频道策划并推出元旦特别节目《梦想花开》,并于2016年1月1日与电视观众见面。
2016年1月16日起,该频道正式启动2016寒假特别编排,其中春节特别节目《过年啦》将再次与观众朋友们见面,此外还推出《霹雳勇士之元气勇者》、《猪猪侠之五灵守卫者》等国产动画新片。
2016年2月7日,该频道再次与CCTV-1、CCTV-3、CCTV-4等频道并机直播《2016年中央电视台春节联欢晚会》。
2016年2月8日起,《巴啦啦小魔仙之梦幻旋律》在该频道播出 ,这是该频道首次播出《巴啦啦小魔仙》系列动画版本 ;同时推出青少节目《动物好伙伴》与观众见面 ;节目预告调整为16:9形式。
2016年4月1日-4月4日,该频道正式启动2016清明特别编排,推出《狮子王》、《怪兽电力公司》、《冰雪奇缘》、《赛尔号之雷神崛起》、《熊猫和小鼹鼠》等。