Mantendo a mesma equipe de apresentadores, a estação de TV é responsável pelas chamadas dos desenhos animados. Nesse momento, a redação final do programa era de Cláudia Souto, Julio Iglesias, Cláudio Lobato, Mariana Mesquita, Chico Soares, Toni Brandão e Mariana Caltabiano. A direção ficava a cargo de Marcelo Zambelli, Pedro Vasconcelos e Márcio Trigo, que também assumia a direção-geral da atração. O programa continuou no ar com esse formato até o final de 'Bambuluá', em 30 de dezembro de 2001.
A partir de janeiro de 2002, 'TV Globinho' tornou-se um programa independente. O time de apresentadores e a equipe de direção foram mantidos. Exibido nas manhãs de segunda a sexta, o infantil alternava material inédito com reprises. Em 28 de outubro daquele ano, no entanto, 'TV Globinho' passou por uma reformulação. A redação foi assumida por Thiago Arruda e a direção por Flávio Rocha. O foco do programa continuava a ser a exibição de desenhos animados, transmitidos a partir das 10h30.
Entre 2005 e 2007, o programa passou a ser exibido somente aos sábados. Em 1º de janeiro de 2008, a 'TV Globinho' voltou a ser um programa diário, exibido de segunda a sexta, às 9h30, e aos sábados, às 8h.
Em 2009, 'TV Globinho' tinha direção de Núcleo de J. B. de Oliveira (Boninho), e direção de Carlos Magalhães. A turma de apresentadores da 'TV Globinho' era formada por Edmundo Albrecht (Matraca), Guilherme Vieira (Prego), Vivian Weyll (Jujuba), Élida Muniz (Xereta) e Charles Emanuel (Escova).
Em agosto de 2000, a 'TV Globinho' ganhou uma nova personagem: Garrafinha. A bonequinha, que integrava o programa 'Angel Mix' (1996), voltou das férias com uma rua só dela, onde se encontrava com o jornaleiro Quadrinhos e o padeiro Pois Pois. Garrafinha sempre recebia visitas da implicante e folgada Mafralda, prima do pinguim Fraldo. As novidades incluíram, ainda, clipes com músicas do CD da Garrafinha, como 'Festa da Garrafinha' e 'O Primeiro Beijo'.
Em 2002, o time de apresentadores sofreu alterações, e a atração passou a contar com cinco atrizes em seu comando: Fernanda de Freitas, Sthefany Brito, Graziella Schmitt, Élida Muniz (remanescente do programa anterior) e Geovanna Tominaga – elas se revezavam durante os dias da semana. Ainda naquele ano, a TV Globinho passou a ser exibida também aos sábados, às 7h, substituindo o 'Festival de Desenhos', programa apresentado pela atriz Deborah Secco. Graziella Schmitt, que já comandava o programa às sextas-feiras, ficou responsável pela apresentação aos sábados. Ana Carolina Dias entrou em seu lugar no dia de semana.
Ainda em 2002, a 'TV Globinho' renovou seus desenhos animados, e o público pôde contar com novidades como 'Yu-gi-oh', 'Hamtaro' e 'As Aventuras de Jackie Chan'.
Em maio de 2003, Fernanda de Freitas foi substituída pela atriz Maytê Piragibe. Em dezembro, o time de apresentadoras do programa era formado por Graziela Schimitt, Élida Muniz, Geovanna Tominaga, Maytê Piragibe, Carol Dias e Letícia Collin.
Em 2004, mais uma mudança no time de apresentadores da 'TV Globinho', agora formado por Thiara Palmieri, Cecília Dassi, Letícia Collin, Geovanna Tominaga, Carol Dias e Élida Muniz. Aos sábados, a apresentação era de Sthefany Brito.
Geovanna Tominaga assumiu o posto de apresentadora do programa em 2008. Entre as novidades daquele ano estavam a série 'Quarteto Fantástico', com a história dos amigos que ganharam superpoderes ao serem atingidos por raios cósmicos; o desenho da Disney As Aventuras de 'Brandy e Sr. Bigodes', que mostra a relação de Brandy, uma cachorrinha acostumada a uma vida de luxo, com Sr. Bigodes, um coelho maluco; Sigma 6, uma nova versão do desenho conhecido no Brasil como 'Comandos em Ação'; a série 'Avatar', que mistura magia e artes marciais; e novas histórias de 'Bob Esponja'.
Em 2009, 'TV Globinho' voltou a contar com novos apresentadores. A ideia então era ter sempre personalidades diferentes à frente do programa. Para estrear o novo formato, foram convocados nomes como Gustavo Leão, Ícaro Silva, Marco Antônio Gimenez, Mariah Rocha, Milena Toscano e Rafael Almeida. Em setembro, estiveram à frente do programa Eline Porto, Fernanda Pontes, Flávia Rubim, Guilherme Bernard, Gustavo Pereira, Lua Blanco, Paulo Junior e Pedro Buarque.
Em 2010, a Turma da Mônica ganhou um espaço fixo na 'TV Globinho'. A Rede Globo firmou nova parceria com o desenhista Mauricio de Sousa, autor dos famosos quadrinhos.
Além da exibição dos desenhos da 'Turma da Mônica', o acordo previa a realização de novas produções, como uma série animada com o personagem Ronaldinho Gaúcho, produzida na Itália; outra com o personagem Penadinho; além de licenciamento de produtos.