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2000年12月18日，CCTV-3由戏曲·音乐·综艺频道改为综艺频道。改版后的CCTV-3遵循“弘扬优秀文化、重在文化品位、荟萃文艺精华、注重社会效益”的宗旨。
2001年7月9日，因中央电视台戏曲频道(CCTV-11)的开播，大部分戏曲节目分流到CCTV-11（含海外戏曲频道）首播。
2003年7月1日起，因中央电视台新闻频道(CCTV-13)的开播，原每日22:40重播的《新闻联播》在CCTV-3的重播移至新闻频道。7月13日，CCTV-2《正大综艺》转入该频道播出。CCTV-1《综艺大观》转入该频道播出。
2004年3月29日，因音乐频道的开播，大部分音乐节目分流到CCTV-15首播（《中国音乐电视》2010年9月改到CCTV-15首播）。10月8日，频道正式改版播出。 34档栏目被调整减至22档，《综艺大观》、《朋友》等2档节目将陆续停播，覆盖综艺、娱乐、资讯、益智、访谈和评论等诸多栏目类型，还针对目标受众需求，对整体频道编排结构进行较大调整。在保留《中国音乐电视》、《艺苑风景线》、《音画时尚》、《周末喜相逢》、《挑战主持人》、《幕后》、《与您相约》、《综艺快报》、《国际艺苑》、《舞蹈世界》、《电视诗歌散文》、《演艺竞技场》、《新视听》、《艺术人生》、《曲苑杂坛》、《同一首歌》、《梦想剧场》、《神州大舞台》、《正大综艺》、《动物世界》、《世界各地》、《流金岁月》、《文艺部特别节目》、《感动中国》、《欢乐今宵》等栏目基础上，开设《快乐驿站》、《星光大道》、《联合对抗》、《文化访谈录》、《想挑战吗》、《欢乐中国行》、《激情广场》等7个栏目；12月28日，随着CCTV-12由原西部频道置换为社会与法频道，《魅力12》节目转入该频道播出。
2006年1月1日，频道改为全天24小时播出。在改为24小时播出后，根据观众的收看习惯安排播出《中国音乐电视》、《动物世界》、《世界各地》、《幕后》、《流金岁月》、《文艺部特别节目》、《欢乐今宵》、《感动中国》和《艺术人生》等栏目；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，CCTV-3在晚间黄金时段屏幕右上角显示半透明状的“绿色广告标识”。
2007年10月15日，CCTV-3在保留部分栏目的时间，保留《中国音乐电视》、《艺苑风景线》、《周末喜相逢》、《挑战主持人》、《幕后》、《与您相约》、《综艺快报》、《国际艺苑》、《舞蹈世界》、《电视诗歌散文》、《演艺竞技场》、《新视听》、《艺术人生》、《曲苑杂坛》、《同一首歌》、《梦想剧场》、《神州大舞台》、《正大综艺》、《动物世界》、《世界各地》、《流金岁月》、《文艺部特别节目》、《感动中国》、《欢乐今宵》、《快乐驿站》、《星光大道》、《联合对抗》、《文化访谈录》、《想挑战吗》、《欢乐中国行》、《激情广场》、《剧场》等栏目，
2008年5月12日-6月30日，因四川汶川地震影响，该频道按照广电总局的规定暂停娱乐节目，CCTV-3停播一系列文化娱乐节目，期间该综艺频道全天候24小时播出电视剧，白天时间以电视剧为主，晚间档则播出励志剧，另外还穿插播出抗震救灾歌曲《我们众志成城》、重播《爱的奉献——2008年抗震救灾大型捐助活动》等；8月11日-24日，该频道转播北京奥运会赛事， 奥运期间台标移动至右上角；12月13日，现场专题演唱会节目《歌声飘过30年》开播，为《中国音乐电视》推出的合集。
2009年7月，CCTV-2播出的文艺表演类节目《非常6+1》、访谈类节目《咏乐汇》和益智类节目《开心辞典》移师CCTV-3播出  。7月17日，每日11:55播出的综艺资讯节目《综艺快报》停播。
2010年9月1日起，31档节目中有14档节目进行调整，《艺苑风景线》、《周末喜相逢》、《挑战主持人》、《联合对抗》、《想挑战吗》、《与您相约》、《幕后》、《演艺竞技场》、《新视听》、《梦想剧场》、《神州大舞台》、《电视诗歌散文》、《同一首歌》、《文化访谈录》等18档节目陆续停播，《正大综艺》、《国际艺苑》、《动物世界》等3档节目转至央视一套播出，《快乐驿站》等1档节目转至央视四套播出，《中国音乐电视》等1档节目转至央视音乐频道播出，《非常6+1》、《艺术人生》、《星光大道》、《开心辞典》、《舞蹈世界》、《曲苑杂坛》、《欢乐中国行》、《激情广场》、《欢乐英雄》等8档节目保留，《我要上春晚》、《百团大战》、《欢乐一家亲》、《综艺喜乐汇》、《文化正午》、《巅峰音乐汇》、《笑星大联盟》、《综艺星天地》和《向幸福出发》等9档节目开播；9月13日，因《毕录电视》第一期节目当中播出的囊括央视新闻中心制作的综合频道《晚间新闻》片头（2009版）所恶搞现象（《毕录新闻》），导致该节目播出后不久就被央视高层勒令停播。
2011年2月2日，该频道推出了8小时直播节目《喜到福到好运到——春晚倒计时》，并于每年除夕12:00至20:00播出；当日20:00，该频道与CCTV-1、CCTV-4并机直播中央电视台春节联欢晚会。12月31日，该频道与一套、四套及法语频道、西班牙语频道、阿拉伯语频道、俄语频道并机直播《启航2012中央电视台元旦晚会》，该晚会是央视集合各频道资源打造的元旦晚会。
2012年9月28日，该频道开始进行高清、标清同步播出；11月26日，该频道开始通过位于北京市朝阳区的中国中央电视台总部大楼对外试播。
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”。6月1日，CCTV-3改版并开播益智竞技类节目《越战越勇》；6月2日开播《黄金100秒》节目 ；6月17日12:00开始，CCTV-3正式在央视总部大楼全面播出，播出系统采用以网络化制播工艺技术取代以录像、磁带为载体的传播播出模式。
2014年1月3日，CCTV-3原创音乐真人秀节目《中国好歌曲》（第一季）正式开播。 7月26日，魔术竞技真人秀节目《大魔术师》正式推出； 同日，原创电视音乐会节目《完美星开幕》开播，该节目为《中国好歌曲》的衍生节目。10月31日，全媒体互动音乐真人秀节目《中国正在听》开播。
2015年4月9日，受“毕福剑视频事件”影响，《星光大道》暂停播出4周；5月11日《星光大道》恢复播出，并改由朱军和尼格买提·热合曼主持。6月22日，文化新闻节目《文化十分》开播。9月3日，综艺频道与综合频道、新闻频道在央视新址C01演播室直播反法西斯70周年阅兵式，同时重播有关抗战期间的综艺节目，晚间档与综合频道、财经频道、中文国际频道、新闻频道、英语新闻频道在新闻旧址150演播室并机直播《纪念中国人民抗日战争暨-世界反法西斯战争胜利70周年文艺晚会》。11月10日20:00-0:00，与腾讯视频同步播出竞歌晚会《11.11“京”喜夜》 。
2016年4月29日，频道推出季播音乐节目《星光大道超级版》，节目由朱军、朱迅、马跃、宫岩、杨帆、尼格买提等担当主持。 5月13日，频道发布8档季播节目，推出《中国民歌大会》、《国家宝藏》、《朗读者》、《好好学习》、《全家拍拍乐》、《齐力夺金》，并有《中国广场舞大会》、《一路惊喜》、《预备唱》拟研发推出。7月1日与综合频道并机播出《信念永恒-庆祝中国共产党成立95周年音乐会》。9月4日，与综合频道、新闻频道在新址C01演播室并机直播G20杭州峰会文艺晚会。9月14日，现场直播中秋节特别节目《万家邀明月，一起盼中秋》。9月16日《叮咯咙咚呛第二季》开播，主持人仍旧是董艺。10月1日，国庆特别节目《欢乐秀》在该频道开播。10月8日，棚内游戏互动节目《全家好拍档》开播，主持人为杨帆和李佳明。
2017年1月1日，广东省委宣传部联袂中央电视台推出的元旦特别节目《飞龙醒狮耀中华》在CCTV-3播出。 4月4日，频道播出《英雄丰碑清明颂》清明节专场晚会。10月4日20:00，与中央电视台综合频道、中文国际频道并机直播《2017年中央电视台中秋晚会》。12月29日，频道制作的年终特别节目《收获2017》开播。
2018年1月1日，综艺频道元旦特别节目《山水中国美》开播。6月18日19:30，端午节特别节目《又逢艾香时》首播。6月30日至7月15日，频道在每日19:30播出世界杯特别节目《最佳时刻——2018世界杯燃情之夜》 。9月22日-23日，推出中秋特别节目《金秋曲艺大联欢》 。10月1日，推出国庆节特别节目《中俄艺术家大联欢》。
2019年1月8日，《奇幻嘉年华》元旦晚会在该频道首播  。8月7日，推出七夕节特别节目“七彩七夕 幸福中国” 。8月21日，频道举行创新节目推介会，推出9档节目：青年人文化沉浸式节目《一堂好课》、奇幻木偶竞演节目《偶像的觉醒》、全球文艺表演类节目《周末嘉年华》、室外综艺节目《走在回家的路上》、时尚喜剧节目《喜剧+》、时尚生活节目《衣尚中国》、乡村婚恋节目《喜上加喜》、文化体验节目《你好生活》和日播资讯节目《综艺头条》  。

2020年2月13日，综艺频道推出深度访谈节目《我的艺术清单》，节目由朱迅担任主持。3月8日19:30，推出三·八国际妇女节特别节目《致敬最美的她》；20:25，推出系列专题节目《战“疫”故事》。4月4日，与电视剧频道、戏曲频道、音乐频道同步播出清明节特别节目《战“疫”正清明》。4月16日，推出融媒体云综艺节目《希望搜索词》，该节目由尼格买提担任主持。5月30日，与音乐频道同步直播音乐打榜节目《全球中文音乐榜上榜》。6月24日，由张蕾、任鲁豫、蓝羽担任主持的端午节特别节目《端午道安康》在该频道开播。8月10日-16日21:00，与音乐频道、央广音乐之声、央视网同步播出暑期特别节目《唱过夏天——2020流行音乐大型演唱会》。8月30日，纪念抗战胜利75周年特别节目《海报里的英雄》在频道开播。9月9日，与总台央视综合频道、央广音乐之声、文艺之声同步播出特别节目《新时代最可爱的人》 。9月12日，由总台文艺节目中心推出的融媒体音乐节目《TOP荣耀时刻》开播。9月20日，中央广播电视总台文艺节目中心推出的文化类节目《大幕开启》开播，节目由张蕾担任主持  。9月29日，由总台文艺节目中心推出的全媒体资讯节目《中国文艺报道》开播 。10月15日，与总台央视综合频道同步播出“逐梦先行——庆祝深圳经济特区建立40周年文艺晚会” 。10月22日，喜剧类节目《喜剧+》在中央广播电视总台央视综艺频道播出 。11月7日，由李思思担任制作人兼主持人的服装审美节目《衣尚中国》开播。
2021年1月30日，与音乐之声、经典音乐广播、文艺之声和劲曲调频同步播出中央广播电视总台首届《中国歌曲TOP排行榜》颁奖晚会。2月6日，喜剧传承类综艺节目《金牌喜剧班》开播。