Em 4 de agosto de 1986, o conglomerado de televisão por assinatura de Ted Turner, adquiriu: a biblioteca de filmes e de televisão da MGM de 1986, os direitos da biblioteca da RKO Radio Pictures, o catálogo da Associated Artists Productions, longas e curtas-metragens da Warner Bros de 1950, e o desenho animado Popeye, produzido por Fleischer Studios e Famous Studios para a Paramount Pictures.
Em 3 de outubro de 1988, o seu canal a cabo Turner Network Television, foi lançado e ganhou uma audiência graças à sua biblioteca de filmes. Em 1990, contratou o estúdio de animação Hanna-Barbera, para produzir Tom & Jerry Kids e no ano seguinte, comprou a Hanna-Barbera e a biblioteca anterior a 1991 da Ruby Spears, fundada nos anos 70 por ex-funcionários da HB. O primeiro programa que o Cartoon Network transmitiu, foi o Bugs Bunny, de 1946. Até o momento, tinha uma biblioteca de 8.500 horas de desenhos animado o que incluíam MGM Cartoons (Barney Bear, Droopy, Tom and Jerry, Happy Harmonies, entre outros), Hanna-Barbera, curtas coloridos dos Looney Tunes e Merrie Melodies que foram lançados antes de agosto de 1948 e curtas Popeye produzidos pela Fleischer Studios e Famous Studios para Paramount Pictures.
Em 1993, a Turner Broadcasting System fundou o Cartoon Network Brasil para exibir seus programas no Brasil.
Em 1996, a Turner Network Television se fundiu com a Time Warner, aumentando o acervo de curtas dos Looney Tunes e Merrie Melodies.
Em 15 de outubro de 2007, o canal é transmitido em alta definição de 1080i.
Em 2008, o canal anuncia o lançamento do The Cartoonstitute, um bloco de programação criado por Rob Scorcher, com Craig McCracken, como produtor executivo, e com Rob Renzetti, como produtor supervisor. Era parecido com um outro programa que produziu 150 animações em 20 meses, o Desenhos Incríveis - O Show. No dia 20 de setembro, o programa Toonami saiu do ar, já com 11 anos no canal. A partir 25 de maio de 2008, o Cartoon Network começou a exibir curtas-metragens animados, chamados "wedgies", para preencher um espaço de tempo, entre dois programas. Em 14 de julho, a rede mudou seu tema para um criado por Tristan Eaton, que teve seus efeitos de animação da Crew972. Com um fundo de tela branco, o tema tinha vários personagens, sem rosto, chamados Noods, que eram baseados no personagem Munny, um brinquedo. Às vezes, o logotipo era “estilizado” com cores diferentes do preto e branco, de acordo com o programa.
Em junho de 2009, o canal estreou o CN Real, um bloco de programação com séries em live-action, como The Othersiders, Survive This, BrainRush, Destrói Constrói Destrói, e Cara, o que Aconteceria?.
Em 2010, o Cartoon Network anunciou 4 novas séries originais, incluindo Ben 10: Supremacia Alienígena, Mutante Rex, Mad e Titã Simbiônico. junto também com a estreia do Hora de Aventura. (que originalmente iria ser transmitido na Nickelodeon graças ao Piloto. porém, como a mesma recusou a exibição do episódio, o desenho foi transfrerido para o CN, ganhando mais destaque.)
Em 2011, o Cartoon Network anunciou 14 novas séries, incluindo The Problem Solverz, O Show de Looney Tunes, Secret Mountain Fort Awesome, Level Up, Tower Prep, Lanterna Verde: A Série Animada, Dragões: Pilotos de Berk, O Incrível Mundo de Gumball, Drama Total: A Vingança da Ilha, ThunderCats, Ninjago: Mestres do Spinjitzu, e Ben 10: Omniverse. Anunciou também o CN Nation, com personagens protagonistas heróis. No dia 13 de junho, estreia o Almost Naked Animals, uma série de animação criada por Noah Z. Jones, a mesma criadora da série Fish Hooks, do Disney Channel.
Depois de anunciar dois novos programas em "live-action" como História Fora do Normal e Tower Prep, em que ambos foram cancelados após suas primeiras temporadas, o Cartoon Network adquiriu o game show, Hole in the Wall (originalmente exibido na Fox). Até o final de 2011, esse programa Hole in the Wall, e os dois programas Destrói Constrói Destrói e Cara, o que Aconteceria?, foram retirados da programação. Em 2012, o Cartoon Network adquiriu os direitos para exibir A Laranja Irritante, uma famosa web-série do YouTube.
Em 18 de março de 2012, Cartoon Network transmite seu primeiro documentário Speak Up, uma campanha anti-assédio com uma aparição especial do ex-presidente Barack Obama. Em 28 de abril de 2013, o canal transmite o documentário da meia hora CNN The Bully Effect, contando a história de um adolescente, Alex Libby, e sua luta contra o bullying.
Para comemorar o vigésimo aniversário do Cartoon Network, programa Cartoon Planet dos desenhos animados é reiniciado em 30 de março de 2012, a transmitir desenhos que datam do final dos anos 1990 e no início de 2000.
Em 2012, Cartoon Network anuncia nova série para a 2013, incluindo Incredible Crew (série que foi cancelado); Os Jovens Titãs em Ação, Titio Avô, Steven Universo (primeira série criado por uma mulher), I Heart Tuesdays, Clarêncio, o Otimista, Drama Total: Só Estrelas, Grojband, A Sombra do Batman, O Show de Tom e Jerry, The Legend of Chima, Scooby-Doo! Mistério, S/A., Johnny Test, Beyblade Metal Fury, Almost Naked Animals, Esquilo Tranquilo, especial de As Meninas Superpoderosas em 20 de janeiro de 2014.
Em 3 de dezembro de 2013, foi lançado a versão em Português (Portugal) o Cartoon Network Portugal.
O Segredo Além do Jardim, foi exibido a partir de 3 de novembro de 2014. Em 27 de julho, Ursos sem Curso;
Em 30 de novembro de 2015, Vida Longa à Realeza.
Em 4 de abril de 2016, As Meninas Superpoderosas (2016); Em 29 de setembro, Poderosas Magiespadas e em outubro de 2016, Ben 10 (2016).
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