Nun...
Im Prinzip ist das Ganze hauptsächlich Definitionssache. Oberflächlich gesehen ist beides, Cartoons und Anime, das Selbe. Beides sind gezeichnete, animierte Geschichten mit unterschiedlichem Ursprungsland, woher ja auch die unterschiedlichen Bezeichnungen kommen.
Dennoch würde ich sagen, dass man unterscheiden kann. Einige haben die Zielgruppen angesprochen, was jedoch ein eher schwaches Argument ist, wie Morwen schon sagte:
(...) Es gibt auch Animes für Kinder die mindestens genauso stumpf sind wie Dora. (...)
Ebenso sind Cartoons nicht ausschließlich an Kinder (oder Erwachsene, je nachdem wie ihr es seht) gerichtet. Ein Unterschied ist zum Beispiel die immense Auswahl, sowohl an Anime als auch an Genre, die, meines Wissens, die von Amerikanischen Cartoons übersteigt. Auch werden in einigen Animes Themen angesprochen, wie ich sie in Cartoons noch nicht zu Gesicht bekommen habe, was wahrscheinlich auf jene Bandbreite und Anzahl zurückzuführen ist. Viele Animes besitzen eine gewisse Tiefe.
Auch in der Machart unterscheiden sie sich. Als beispiel fällt mir spontan Bakemonogatari ein, was wirklich mal was neues war. Außerdem steckt in Animes mehr Liebe zum Detail (größtenteils) und sie wurden, so scheint es mir, mit mehr Liebe gemacht als einige Cartoons; selbstverständlich bestätigen Ausnahmen auch hier die Regel (Avatar; kommt 'nem Anime ja auch schon recht nah). Dazu kommen noch die Kulturellen Unterschiede, die beide Medien stark beeinflussen.
Meiner Meinung nach kann man beides wirklich unterscheiden, ist aber, wie so oft und oben schon genannt, Definitionssache.