2001年7月9日，CCTV-10开播。科教频道以科教、文化、社会栏目为主体，设立了30多个栏目，其中包括《探索发现》《绿色空间》《当代教育》《科学调查》《百家讲坛》《讲述》《人物》《科学历程》等27个新办栏目。特别制作的大型节目《教科文90'》，时长90分钟，每周末推出，这在央视各频道中尚属首创。科教频道开播后，始终把“教育品格、科学品质、文化品位”作为核心理念，拒绝低俗化娱乐节目，提升频道整体形象，充分满足观众获取知识、获取观点、获取思想的需要，形成鲜明特色。发展中，科教频道没有因为坚守“三品”定位而“曲高和寡”，反而凭借优质的节目吸引了大批的观众，形成了《百家讲坛》《走近科学》《探索发现》《讲述》等许多独具特色的品牌栏目，逐渐成为全国著名的科教类专业频道，收视份额不断增长。
2002年春节期间，CCTV-10打破常规，提出“科技过年”“文化过年”的新理念，进行长达20天的“轰炸式编排”，播出《马年说马》《一百年的笑声》《凝固之诗》《我们的宇宙》《跃马迎春》《寻找真情》《似水流年》《大话西部》等一系列颇具影响的专题片，在观众中树立起鲜明的频道形象。
2002年7月9日，CCTV-10开播1周年之际推出了大型系列节目《教科文行动——回首一年间》，以《贺岁篇》《教育篇》《科技篇》《文化篇》和《社会篇》5个4小时的特别节目，烘托出开播周年的喜庆气氛，使广大观众体验到科教频道的理性气息和审美追求。
2002年10月2-3日，CCTV-10连续播出国庆特别节目《历史长河》，共24集，每集85分钟，总时长36小时，通过客观实证，分别讲述中国古代音乐史、交通史、文字史、建筑史、科技史、战争史等不同主题，将中国的历史及文化置于历代中国人的记忆系统中，借助系列人文类节目的整合播出，重新检视当代影像史学的发展足迹，开创了央视节假日节目编排的新模式，受到各界的一致好评。同期，还播出了《人类的朋友》，每集85分钟，共计12集，取材于《人与自然》和《动物世界》，主要介绍自然界的各种野生动物，节目播出后因良好的收视率成为科教频道的收视亮点。
2002年，CCTV-10获得国际电视科技宣传领域的最高奖——儒勒·凡尔纳奖。
2006年1月24日，CCTV-10进行了开播5年后最大规模的一次改版。改版以“专业频道品牌化”为战略方针，突出“两服务一有效”（服务社会、服务大众、有效传播”）的理念，彰显频道节目、栏目的整体效果，瞄准受众需求，贴近社会实际，关注“三新”（新鲜人物、新鲜事件、新鲜话题），以此充分实现服务社会、服务大众的传播价值。此次改版，科教频道在栏目数量上做减法，将原有37个栏目调整为23个，在品牌栏目上做加法，对《探索发现》《讲述》《走近科学》《百家讲坛》和《大家》等5个品牌栏目进行扩版与改进。同时，推出《状元360》《人与社会》《百科探秘》《重访》4档新栏目。重点突出频道午间和晚间两个收视区间，推出午间“教育板块”和晚间“精品板块”两个栏目集群，形成频道全天的两个收视高峰时段。午间“教育板块”由《子午书简》《人与社会》《希望——英语杂志》《百家讲坛》组成；晚间“精品板块”由《走近科学》《百家讲坛》《探索发现》《讲述》《人物》等栏目构成。改版后，《家庭》《科学世界》《绿色空间》《第10放映室》《公益行动》《科技之光》等栏目，在选题方向、表达方式、播出时段等方面随之进行了改进和调整，继续保留在科教频道。
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”。 2010年6月5日，CCTV-10科学教育频道改为科教频道，《百科探秘》《科学世界》停播。
2011年1月1日，CCTV-10台标改为CCTV-10 科教。
2011年9月6日，CCTV-10的节目进行调整，《绿色空间》《科技人生》《子午书简》等5档节目停播，《希望英语》更名为《希望之星》
2013年1月1日，该频道更换为第六版大眼睛包装。
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，开始高标清同步播出。
2015年1月27日，该频道的《自然密码》节目，在标清版中播出时片头维持4:3比例外，节目内容开始以16:9比例播出。
2015年11月28日凌晨，科教频道标清节目内容开始以高清16:9比例播出。（不过该频道标清版报时器仍为4:3）。
