Trước khi kênh HTV Thể thao phát sóng vào năm 2013 thì đã có kênh HTVC thể thao (trước đó là HTVC Thể thao theo Yêu cầu và có HTV8). Đây cũng là kênh được phát sóng thay thế cho kênh HTV2 khi HTV2 đã trở thành kênh giải trí tổng hợp.

Trước đó HTVC Thể thao cũng từng hợp tác với kênh E-Sport TV để ra mắt kênh Thể thao điện tử và cũng được xem là kênh Thể thao điện tử đầu tiên của Việt Nam. Tuy nhiên trong thời gian gần đây, kênh E-Sport TV cũng phải hứng chịu sự chỉ trích từ phía truyền thông do đã phát sóng những chương trình có nội dung mang tính chất gây nghiện trò chơi điện tử trực tuyến, ảnh hưởng xấu đến lối sống của giới trẻ. Sau đó dẫn đến kết luận rằng E-Sport TV bị rút giấy phép phát sóng và HTVC ngừng hợp tác với kênh này.

Ngay sau khi dừng phát sóng, thông tin mới cho biết HTV2 đã trở lại là kênh giải trí tổng hợp và toàn bộ nội dung thể thao của HTV2 đã được chuyển sang phát sóng trên kênh HTVC Thể thao, dưới sự quản lý của Trung tâm Truyền hình cáp - Đài truyền hình Thành phố Hồ Chí Minh (HTVC).

Vào lúc 06h00 ngày 19/05/2013, HTVC đã bàn giao kênh HTVC Thể thao cho Đài Truyền hình Thành phố Hồ Chí Minh trực tiếp quản lý và sản xuất các chương trình thể thao do HTV tổ chức. Đài đã đổi tên kênh HTVC Thể thao thành HTV Thể thao. Ban Thể thao HTV đã biên tập lại toàn bộ nội dung và cải thiện chất lượng các chương trình thể thao để phục vụ khán giả.

Sau đó, kênh HTV Thể thao chính thức thay đổi bộ nhận diện mới từ 19/05/2013 với slogan: Kênh thể thao của bạn.

Ngày 30/04/2014, các chương trình E-Sport chính thức trở lại trên HTV Thể thao sau khi HTV phối hợp cùng VETV phát sóng các chương trình E-Sport của VETV mỗi buổi chiều hàng ngày từ Thứ 4 - Chủ nhật.

Từ tháng 6 và tháng 7/2018, HTV Thể thao phát sóng trên hệ thống của truyền hình cáp SCTV; vào trước FIFA World Cup 2018, HTV Thể thao ngừng phát sóng trên hệ thống của truyền hình cáp SCTV.