Инновационная деятельность как специальное направление работы существовала в Центре с 1994 года. Это стало необходимым потому, что за годы существования учреждения был накоплен богатый опыт творческой, поисковой и новаторской работы.
Система инновационной деятельности складывалась из нескольких компонентов: инновационный проект «сквозные» программы, изменения в структурных подразделениях ЦДЮ, исследовательская, экспериментальная деятельность педагогов.
Проект «сквозные программы» развивал идеи внутренней интеграции. Поиск новых и эффективных форм организации образовательного процесса воплощался в инновационных изменениях на уровне учреждения или отдельных структурных подразделений. Так появилась студия «Дошкольник», клуб «Воскресная семейка» и др. С 2001 по 2004 год в Центре действовала «Лаборатория проблем дополнительного образования» на основании 3-х стороннего договора между департаментом образования Ярославской области, Ярославским педуниверситетом и Центром детей и юношества. Ее тема – интеграция дополнительного и других сфер образования.
С 2019 по 2024 годы Центр имел статус базовой площадки Института развития образования по направлению «Реализация регионального проекта «Успех каждого ребенка». Ее задачами была разработка новых дополнительных программ, в т.ч. для детей с ОВЗ и организация повышения компетенций педагогических работников, реализующих такие программы.