С 1915 года — киноателье «Русь» (создано костромским купцом-старовером Михаилом Трофимовым, регулярное кинопроизводство началось в 1916 году).
С 1924 года — «Межрабпом-Русь» (кинематографический орган организации «Международная рабочая помощь» — «Межрабпом»).
С 1928 года — «Межрабпомфильм».
С 1936 года — «Союздетфильм».
С 1948 года — Московская киностудия имени М. Горького.
С 1963 года — Центральная киностудия детских и юношеских фильмов имени М. Горького.
В разное время на киностудии работали такие прославленные режиссёры, как Яков Протазанов, Исидор Анненский, Александр Роу, Сергей Юткевич, Марк Донской, Лев Кулешов, Леонид Луков, Марлен Хуциев, Сергей Герасимов, Василий Шукшин, Станислав Ростоцкий, Ричард Викторов, Вениамин Дорман, Марк Осепьян и другие.
В 1967 году киностудия была награждена орденом Трудового Красного Знамени и стала именоваться «Центральная ордена Трудового Красного Знамени киностудия детских и юношеских фильмов имени М. Горького».
В 1974 году была награждена орденом Октябрьской Революции и стала именоваться «Центральная ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени киностудия детских и юношеских фильмов имени М. Горького».
4 декабря 2003 года киностудия была акционирована, получив новое название — Открытое акционерное общество «Творческо-производственное объединение „Центральная киностудия детских и юношеских фильмов имени М. Горького“».
С 2015 года в состав киностудии вошли филиалы: Центральная студия научно-популярных и учебных фильмов — «Центрнаучфильм», Научно-исследовательский кинофотоинститут (НИКФИ), «Леннаучфильм».
В 2015 году, по случаю столетнего юбилея, на её территории были заложены первые памятные знаки «Аллеи звёзд».
В апреле 2018 года было объявлено о продаже семи зданий киностудии, включая земельные участки и автобазу общей площадью 8 693 квадратных метра.
В октябре 2019 года на должность генерального директора киностудии была назначена председатель правления киностудии «Союзмультфильм» Юлиана Слащева.
После 2020 года киностудия выпустила несколько игровых фильмов при поддержке Министерства культуры РФ: романтическую комедию «Любовь без размера», подростковые драмы «Светлячок» и «Я свободен».
Киностудия проводит питчинги для документалистов в рамках проекта Gorky.Doc, ежегодный Open call для сценаристов игрового кино, кинофестивали, индустриальные конференции и выставки. Она является официальным организатором Международного фестиваля научно-популярного кино «Мир Знаний», который ежегодно проходит в Санкт-Петербурге.
В 2020 году прошел первый ежегодный фестиваль музыки в кино Soundtrack, организованный киностудией при поддержке Министерства культуры РФ и при участии Московского продюсерского центра.
В мае 2021 года на открытых торгах был продан имущественный комплекс общей площадью 17,4 тыс. м² на Мельничной улице в Санкт-Петербурге, где до этого располагался филиал «Леннаучфильм».
1 июня 2021 года на платформе КиноПоиск HD состоялась премьера сериала совместного производства с Яндексом «Хочу все знать!». Сериал стал современной версией популярного советского и российского киножурнала «Хочу все знать!», который выпускал «Центрнаучфильм». Песню для заставки написала и исполнила певица Монеточка.
В 2021 году в разных стадиях разработки и производства находились 15 новых игровых фильмов и 40 документальных и научно-популярных проектов.
В ноябре 2021 года правительство Российской Федерации распорядилось выделить киностудии более 1,1 млрд рублей на реконструкцию старых павильонов, возведение новых объектов и обеспечение новым оборудованием. Модернизация должна завершиться к 2026 году.
В июне 2023 года президент России Владимир Путин подписал указ о передаче киностудии в собственность города Москвы.