2003年12月10日，該頻道進行相應的播出系統測試。
2003年12月28日，CCTV-少兒正式開播， 該頻道脫離CCTV-7（現為中國中央電視臺軍事·農業頻道）並整合在CCTV-1、CCTV-2、CCTV-3、CCTV-4、CCTV-7、CCTV-8、CCTV-10等7個頻道（當時原有的頻道繼續播出，現在以上7個頻道現在均停播青少中心（少兒頻道）制作的少兒節目）播出的由青少中心制作的13個少兒節目並新開辦13個少兒節目。 2006年8月16日起，因中央電視臺在晚間黃金時段全面啟動“綠色廣告標識”的審核工作，該頻道在晚間黃金時段播廣告時，屏幕右上角顯示半透明狀的“綠色廣告標識”。
2011年8月起，該頻道改為以少兒節目為主的半綜合頻道。其中在每日06:00~22:00主要播出少兒節目，而在22點之後安排電視劇、電影播出。
2013年2月10日，該頻道重播《2013年中國中央電視臺春節聯歡晚會》。
2013年起，因央視加強公益廣告審核工作，該頻道在播出公益廣告時，右上角顯示彩色色塊的“公益廣告標識”。
2014年1月1日，該頻道的高清版通過中星6A上星播出，開始了高清、標清同播。
2014年1月30日，該頻道被安排與中國中央電視臺的綜合頻道、綜藝頻道（2011年起）、中文國際頻道等同步直播中國中央電視臺春節聯歡晚會。2015年2月21日，該頻道重播《2015年中國中央電視臺春節聯歡晚會》。
2015年，該頻道與愛奇藝合作並獲得中央電視臺2015年六壹晚會（包括歷屆及今屆）網上平臺獨家播映權。
2015年6月1日晚20:10，中央電視臺“中國夢”主題動畫系列片《星星夢》在該頻道播出。
2015年6月12日至25日，全國首部青少年普法動畫系列劇《成成學法律之消防篇》在該頻道播出。
2015年7月，季播兒童野外真人秀《最野假期》在央視少兒頻道晚八點首播。
2015年9月2日至4日，因抗日戰爭勝利70周年紀念日，按照規定暫停少兒節目，期間少兒頻道均播出抗戰劇和抗戰電影（其中9月2日至4日每天早上6:00至7:00播出動畫片《抗日小奇兵》，7:00以後播出抗戰劇或者抗戰電影等其他節目）；白天以《鎖定美軍特使》為主，傍晚播出抗戰老電影，晚上播出《黑狐》、《亮劍》等；9月4日12:00重播閱兵慶典。
2015年11月，中央電視臺少兒頻道聯合中國眾多部委***同主辦中國青少年團隊競技公益勵誌節目《極速少年》。
2015年12月29日，中央電視臺少兒頻道與中國殘疾人福利基金會在北京保利劇院***同舉辦“集善殘疾兒童助養 我#童益#——和殘疾兒童壹起迎新年·《我愛童話》慈善義演”活動。
2015年12月30日，頻道策劃並推出元旦特別節目《夢想花開》，並於2016年1月1日與電視觀眾見面。
2016年1月16日起，該頻道正式啟動2016寒假特別編排，其中春節特別節目《過年啦》將再次與觀眾朋友們見面，此外還推出《霹靂勇士之元氣勇者》、《豬豬俠之五靈守衛者》等國產動畫新片。
2016年2月7日，該頻道再次與CCTV-1、CCTV-3、CCTV-4等頻道並機直播《2016年中央電視臺春節聯歡晚會》。
2016年2月8日起，《巴啦啦小魔仙之夢幻旋律》在該頻道播出 ，這是該頻道首次播出《巴啦啦小魔仙》系列動畫版本 ；同時推出青少節目《動物好夥伴》與觀眾見面 ；節目預告調整為16:9形式。
2016年4月1日-4月4日，該頻道正式啟動2016清明特別編排，推出《獅子王》、《怪獸電力公司》、《冰雪奇緣》、《賽爾號之雷神崛起》、《熊貓和小鼴鼠》等。