Изначально зоопарк был расположен на территории бывшего дачного имения туркестанского генерал-губернатора. Его основали в 1924 году. В то время в зоопарке содержалось немного животных, и они находились по соседству с музеем.
Территория составляла три гектара, которых было достаточно всем обитателям, но через некоторое время численность увеличили до более 200 видов, и появилась необходимость в расширении. Для современного города зоопарк стал причиной определенных неудобств для горожан, например, из-за запахов. Кроме того, заведение находилось в центральном районе города.
Согласно постановлению Кабинета Министров, зоопарк должен соответствовать мировым нормам и стандартам. В связи с этим было решено построить его на новом месте. Строительство было начато в 1994 году. В качестве территории была выбрана четверть площади Ботанического сада. Новый зоологический парк открылся в сентябре 1997 года.
Сегодня общая территория составляет более 22 гектаров. Просторные ландшафтные вольеры стали домом для млекопитающих, птиц, рептилий. Изменениям также подвергся аквариум. Сегодня здесь обитают черепахи, различные виды рыб, а также мурены и акулы.
Осенью 2009 года в зоопарк были доставлены исчезающие малайзийские медведи. Также из Малайзии были привезены белорукий гиббон, свинохвостый и яванский макак, мандрила, толстый лори и бинтуронг.
В конце 2014 года из Хабаровска были привезены три дальневосточных волка, самка рыси и два гималайских медвежонка.
В марте 2015 года павильон тропических растений пополнился прекрасными бабочками.