改版歷史
籌備時期

中央電視臺體育頻道
1958年6月19日,北京電視臺實況轉(zhuǎn)播了八一男女籃球隊和北京男女籃球隊的表演賽,這是中國體育電視史上的第1次實況轉(zhuǎn)播。1980年,中央電視臺成立了體育部。從此,國內(nèi)、國際的重大體育比賽的新聞報道大量增加。
1994年3月,關(guān)于建立中央電視臺體育頻道的報告經(jīng)臺領(lǐng)導批準,使用北京地區(qū)的33頻道。11月1日,由于10月4日央視開始報道第12屆亞運會,因此正式籌備中央電視臺體育頻道。12月,中央電視臺體育頻道進行試播。
正式開播

CCTV-5歷史版本
1995年1月1日北京時間12點整,中央電視臺體育頻道作為中國第1個自辦的體育頻道如期播出。中央電視臺體育頻道設(shè)立之初,設(shè)置了48個欄目,并率先與國家體委(國家體育總局前身)有關(guān)部門簽訂了長期協(xié)議,辟出固定時間直播國內(nèi)各項聯(lián)賽和比賽;還采用制片人負責制,利用社會上的制作力量制作時效性不強的10個欄目,并通過亞太1A向全國播出。11月30日,中央電視臺開始對CCTV-5進行加密傳輸。1996和1997年,《體育新聞》、《足球之夜》、《世界體育報道》等欄目在中央電視臺體育頻道開播。
1998年5月,央視在原新聞節(jié)目中心體育部的基礎(chǔ)上組建原體育節(jié)目中心,負責規(guī)劃、采編、制作和播出國內(nèi)外體育節(jié)目,管理、編排播出CCTV-5及其它頻道有關(guān)體育的節(jié)目,下設(shè)綜合部、新聞部、競賽部和交互電視籌備部。10月30日,中央電視臺體育頻道首次從國外引進的專利節(jié)目——體育娛樂節(jié)目《城市之間》

著名主持人
2000年11月27日,中央電視臺體育頻道推出以國際足球賽事轉(zhuǎn)播及評介為主要內(nèi)容的新欄目《天下足球》。2001年1月1日,中央電視臺體育頻道進行了改版,將原來的34個欄目整合為17個欄目,《體育新聞》每天播出兩檔節(jié)目,共45分鐘;頻道全年各類活動和賽事直播達1200場,平均每天播出超過3場比賽。7月13日,北京申奧成功。為配合申奧報道工作,根據(jù)原北京奧申委和原國家廣電總局、央視的統(tǒng)一部署,CCTV-5遵循“展現(xiàn)新聞事件的全過程,平和引導觀眾心理,注重技術(shù)細節(jié)和背景介紹”的報道原則,直播中,主持人總體口徑把握平穩(wěn),充滿信心,平靜祥和,對事件進程和情緒把握適當;整個報道過程在申辦前、出結(jié)果前不造勢、不煽情、不拔高、不評論、不對競爭對手說三道四,較好地完成了14個小時的直播和新聞報道工作。經(jīng)過精心籌備,央視推出“中國電視體育獎”評選活動(CCTV體壇風云人物評選活動前身),每年舉行1次,獎杯由純銀制成,重兩千克,由獲獎?wù)哂谰帽A簟?/span> 2002年3月22日,首屆“中國電視體育獎”頒獎典禮舉行,共設(shè)12個獎項。5月9-19日,CCTV-5等首次全程轉(zhuǎn)播“湯姆斯杯”和“尤伯杯”世界羽毛球團體錦標賽,并向其他國家和地區(qū)提供國際公用信號。2月28日,第2屆“中國電視體育獎”評選活動舉辦,提升了CCTV-5在觀眾心目中的地位。3月31日,以“讓體育頻道更好看”為目標,本著“賽事第一”的原則,CCTV-5再次改版。此次改版著重改進了頻道的外在形式、制作方法和節(jié)目編排等方面。8月3日,CCTV-5等現(xiàn)場直播2008年北京奧運會會徽發(fā)布儀式,并為國際奧委會和多家國內(nèi)外媒體提供轉(zhuǎn)播信號。為配合奧運宣傳,CCTV-5《體育人間》欄目播出120集大型人物紀錄片《中國奧運冠軍特輯》,講述了中國運動員自1984年洛杉磯奧運會起,在歷屆奧運會上勇奪金牌的故事。該節(jié)目自2004年2月在央視播出后,引起極大關(guān)注。同年4月,香港電視廣播有限公司(TVB)向中國國際電視總公司購買了該節(jié)目在香港地區(qū)的播映權(quán),并于同年6月初在TVB8(覆蓋美洲),6月底在TVB播出。 2003年1月12日,中央電視臺體育頻道轉(zhuǎn)播了全國女排聯(lián)賽半決賽。
2004年8月13日-8月29日,中央電視臺體育頻道轉(zhuǎn)播了2004年雅典奧運會的比賽。
2005年9月5日,中央電視臺體育頻道圍繞“突出賽事、加強新聞、改進編排、提升份額”的目標,進行了改版,實現(xiàn)24小時播出,實行動態(tài)節(jié)目編排,賽事優(yōu)先、新聞優(yōu)先、直播優(yōu)先?!侗本?008》、《賽車時代》、《人間體育》等具有特色和亮點的節(jié)目的推出,使體育頻道收視份額明顯增長,收視成績突出。
2006年7月,中央電視臺體育頻道以“實現(xiàn)資源最大化,減少中間環(huán)節(jié),強化執(zhí)行力”為目的,以“面向奧運、整合資源、加強管理、鍛造品牌”為指導思想,推行頻道制管理模式,但對外仍保留“體育節(jié)目中心”呼號。實行頻道制后,撤銷綜合部、體育新聞部、體育競賽部、體育編輯部,初步建立起扁平化管理模式,新聞、競賽、欄目3個系統(tǒng)成為頻道支柱。成立頻道編輯部,管理層設(shè)置頻道總監(jiān)、副總監(jiān)、總監(jiān)助理、頻道編輯部主任等崗位。頻道編輯部下設(shè)策劃組、編播組等6個公共職能組。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,中央電視臺體育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”。 
奧運頻道
2007年5月12-20日,第7屆全國殘疾人運動會在云南省舉行,央視首次使用“虛擬人手語新聞播報系統(tǒng)”。2007年,經(jīng)過短期的磨合,中央電視臺體育頻道新的管理體制很快顯現(xiàn)出活力,開始發(fā)揮作用,賽事、新聞、欄目的節(jié)目質(zhì)量有明顯提高,節(jié)目策劃、節(jié)目編排和經(jīng)費管理等進入有序、規(guī)范的管理階段。2008年1月1日,中央電視臺體育頻道正式更名為中央電視臺奧運頻道。2月10日,中央電視臺奧運頻道臺標從左上角移到了右上角,避免遮住奧運比賽計分牌。
2009年11月14日,中央電視臺體育頻道直播了廣州亞運會倒計時一周年慶典儀式。 2010年,中央電視臺體育頻道轉(zhuǎn)播了溫哥華冬奧會和南非世界杯。
2012年5月17日,中央電視臺體育頻道首次搬入新臺址,并承擔倫敦奧運會的轉(zhuǎn)播工作。9月28日,該頻道進行高清和標清同步播出。11月26日,該頻道播出信號切入央視新址。
2013年1月1日,體育頻道再次改版并更換為第六版包裝。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15日0時7分28秒,該頻道的標清版本的16:9節(jié)目播出方式由上下加黑邊(Letterbox)方式顯示16:9畫面改為將16:9播出素材橫向壓縮成4:3,但是臺標還是原先的4:3比例,導致用畫面比例為16:9的設(shè)備收看該頻道標清版時節(jié)目沒有變形,但臺標橫向拉伸變形,直到2015年4月1日臺標調(diào)整才得以解決。(但有時該頻道會因播出故障臺標恢復4:3,甚至不顯示報時器)
2019年10月8日,中央電視臺體育頻道發(fā)表聲明稱,暫停NBA季前賽(中國賽)轉(zhuǎn)播安排。12月17日,中央電視臺體育頻道落地澳門并舉行啟播儀式。
2020年10月9日,央視宣布復播NBA。
2022年2月4日晚,2022年北京冬奧會開幕,在中央電視臺體育頻道轉(zhuǎn)播。11月20日晚11點(北京時間),2022卡塔爾世界杯開幕式將在卡塔爾海灣球場舉行,CCTV5對卡塔爾世界杯開幕式進行直播。