YouTubeはサーバ回線コストだけで月間100万ドルに達すると言われていたため、どう収益を上げていくかが注目されていたが[30]、2006年10月9日に16億5000万ドルの株式交換でGoogleの買収に同意した[31][注釈 1]。GoogleによるYouTubeの買収は2006年11月13日に完了した[32][33]。2006年11月、カリフォルニア州で事業を行うデラウェア州法人としてYOUTUBE, LLCを設立[34][35]。「アップロードされた動画に対し厳しい規制が取られてしまうのでは」と一般ユーザーから危惧が持たれていたが、ハーリーは「YouTubeはGoogleに買収されたが、今後もYouTubeとしたブランドで独立したサービスを提供し続ける」と述べた。またGoogle側も類似サービスであるGoogle ビデオのサービスを継続。検索窓を通じてYouTube内の動画を検索するサービスを開始した[36]。

その後、タイム誌の「Invention of the Year for 2006」に選出された[37]。2007年3月、民間調査会社のネットレイティングスから日本国内家庭からの利用者が1000万人を超えたことが発表された[38]。同年5月、第11回ウェビー賞を受賞[39]。2007年にYouTubeが消費した通信容量は、2000年当時のインターネット全体の通信量に相当すると推定された[40]。

2007年5月、YouTubeは、一部動画投稿者限定で広告収入分配するパートナープログラムを開始した[41]。

2007年6月19日、インターフェース等が日本語を含む10か国語に対応した[42]。その後は、次々とインターフェース等が多言語に対応した[42]（後述）。

第三者のウェブ分析企業であるアレクサ・インターネットおよびシミラーウェブによれば、YouTubeは2016年12月時点で世界で2番目に訪問者の多いウェブサイト だった。さらにシミラーウェブは、月間150億人以上の訪問者を抱えるYouTubeは、テレビ・ビデオ分野における世界第1位のウェブサイトであるとした[43][44][45]。2008年11月22日、YouTube本部が主催する公式イベント「YouTube Live」がサンフランシスコで開かれ、11月23日には日本の東京都で「YouTube Live Tokyo」が開かれた。カリフォルニア州サンブルーノのYouTube本社

市場調査会社のコムスコアが発表したデータによれば、2010年5月にYouTubeの動画は140億回以上再生され、その市場占有率は約43%であり、YouTubeはアメリカにおけるオンライン動画の支配的な供給元であるとされた[46]。

2011年5月時点では、毎分48時間分の動画がYouTubeにアップロードされていた[47]。動画が投稿される速度は年々増加しており、

2012年1月時点では毎分60時間分が[47]、

2013年5月時点では毎分100時間分が[48][49]、

2014年11月時点では毎分300時間分が[50]、

2017年2月時点では毎分400時間分の動画が

アップロードされていた[51][52]。2012年1月の時点で、YouTubeの月間ユニークユーザーは8億人だった[53]。

2010年3月、YouTubeは特定のコンテンツ（インディアン・プレミアリーグのクリケットのゲーム60試合を含む）の無料ストリーム配信を開始した。YouTubeは、この試みがメジャースポーツのイベントの世界初無料オンライン配信であるとした[54]。

2010年5月、YouTube動画の1日の視聴回数は20億回以上だった[55][56][57]。この数字は2011年5月時点では30億回[58][59][60]、2012年1月時点では40億回に増加した[47][61]。2017年2月時点で、YouTubeの1日あたりの視聴時間は10億時間に達していた[62][63][64]。

2010年10月、チャド・ハーリーがYouTubeの最高経営責任者（CEO） を退任しYouTubeの顧問となること、CEO職がサラー・カマンガーに引き継がれることが発表された[65]。