2002年4月から、『アニメコンプレックスNIGHT』枠にて『りぜるまいん』の放映が開始された（実写ドラマ作品『鋼鉄天使くるみpure』と併映）。この『りぜるまいん』は主人公の少女が繰り広げる、他の放送局では真似できない水準のお色気描写を売りにした作品であり、UHFアニメの在り方を決定的にした作品であった。なお、同時期には『シスター・プリンセス』と並び称される企画モノのハーレムアニメである『HAPPY★LESSON』の放映も開始されている。
また、2002年7月には、その後UHFアニメの主要スポンサーの一つとなる東芝デジタルフロンティアが参加して製作されたUHFアニメの第一作である『円盤皇女ワるきゅーレ』の放映も開始された。東芝はこの時期に、手堅い収益の見込めるマニア向けコンテンツ産業に参入するべく、子会社を通じ活動を活発化させていたところであったが、その東芝が活動の場としてUHFアニメを選んだということは、その後のUHFアニメの発展に大きく寄与することとなった[18]。
他方、2002年8月には、『プリンセスチュチュ 卵の章』の放映が開始された（この作品でメ?テレ（NBN。ANN）がUHFアニメを初ネット）。この作品は上記の『円盤皇女ワるきゅーレ』とともにキッズステーションが再配信することを前提として製作されたものであり、ここにおいてUHFアニメをCS放送と同時に展開するというモデルが定着した。なお、この作品は一部局では深夜帯ではなく週末の日中に放映されている。
このように、UHFアニメはポニーキャニオン（m.o.e.）、東芝（東芝エンタテインメント）、キッズステーションと、次々に有力な後ろ盾を得て、安定的に30分枠2つをアニメ枠として運用することができるようになったのである。
一方、この時期はWOWOWノンスクランブル枠アニメの衰退が著しく、前述の『フルメタル・パニック!』及びそれに続く『G-onらいだーす』以降、6か月にわたりノンスクランブル枠のアニメが消滅するという事態となった。また、その後もノンスクランブル枠アニメの退潮傾向に歯止めはかからず、これが再び増加に転じるには2005年7月まで待たねばならなかった。
安定した放映枠を獲得することに成功したUHFアニメは、2003年1月に往時のWOWOWに匹敵する5つの枠に増加し、アニメ番組として大幅な発展を遂げることとなった。
まず、前述の『THE ビッグオー』の続編である『THE ビッグオー 2nd Season』がUHFアニメとして放映された。また、黎明期にUHFアニメを利用して製品のプロモーションを行っていたエルフによるメディアミックス展開の一環として『らいむいろ戦奇譚』がアニメ化され放映された。さらに、『ナジカ電撃作戦』を制作したスタジオ・ファンタジアによるオリジナルアニメ『ストラトス・フォー』も放映されており、UHFアニメが多種多様なジャンルを持つアニメとして定着することに成功した時期でもあった。この時期以降、UHFアニメは加速度的に増加し、発展していくこととなる。
関西・中京地区において広域局で放送される作品が増えたのもこの時期からで、2003年1月期に開始の『ガンパレード・マーチ ?新たなる行軍歌?』は「放送局が制作に関与しないUHFアニメ」としては初の、両地区で広域局（MBS・CBCの組み合わせ）放映を果たした[19]。更に同年4月期にはMBSが制作委員会に参加の『成恵の世界』が放送開始され、この作品で初めて「CBCおよび関東地区の独立U局との組み合わせで、しかもいずれの地区でも同クールで放送」するというスタイルを確立した（ただし、関西地区では特番の関係で大きく遅れる場合も散見されるようにはなるが）。
2003年7月からは、IMAGICAエンタテインメント（現IMAGICAイメージワークス）制作幹事を務めるアニメ枠『アニメ魂（後に「アニメスピリッツ」に変更）』の放映が開始された。同枠作品は独立U局だけではなく、衛星放送局や地方の放送局など、幅広いエリアで放送されている[20]。
2003年10月期からは「フジテレビの深夜アニメ放映スケジュールの破綻」が原因で、関西テレビ (KTV。FNS) ・東海テレビ (THK。FNS) がUHFアニメの放映局に事実上加わっている。最初の作品は『藍より青し?縁?』（フジテレビで放映された作品の続編。翌年7月には再放送が行われた[21]。UHFアニメの再放送は、一時期KBS京都での『アニメ魂』枠でも行われていたが、その後は暫く皆無に近い時期が続いた）。
2004年1月には、史上初となる18禁OVAの続編の一般向けアニメ『MEZZO -メゾ-』が放送され、4月からは初めてのメジャーな少年漫画を原作とするUHFアニメである『美鳥の日々』が放映された。
これらはUHFアニメのアニメ媒体としての認知度が高まったことを示していると考えることもできる。一方で放送枠の際限ない拡大は番組の粗製濫造を招き、安易にお色気やバイオレンス（あるいは魔法といったファンタジー）を並べ稚拙な演出でつないだだけといった作品も増えていった。
2005年に入っても、作品の傾向や放送形態などにおいて新たなスタイルが見られるようになった。
2005年1月にはWOWOWノンスクランブル枠で放送された『グレネーダー?ほほえみの閃士?』が、オープニング、エンディング、一部のシーンを差し替えてテレビ神奈川・毎日放送・メ?テレで放送された。
2005年4月には山田風太郎の小説を漫画化した『バジリスク ?甲賀忍法帖?』がUHFアニメとして放送され、2005年7月にはちばあきおの野球漫画を原作とする『プレイボール』が首都圏では独立U局で放送された[22]。
2005年4月 - 6月に放送の『英國戀物語エマ』や2006年1月 - 6月に放送の『Fate/stay night』、同年10月 - 12月に放送の『夜明け前より瑠璃色な ?Crescent Love?』は、製作企業の一角にTBSが名を連ねながらも、TBSは自局で放送せずUHFアニメとして展開することを選択した（『英國戀物語エマ』は自社系列の衛星放送局TBSチャンネル及びBS-iや後にアニマックスで、『夜明け前より瑠璃色な ?Crescent Love?』はBS-iや後にAT-Xでの放送あり）。