Идея создания в Новосибирске зоопарка принадлежит Максиму Дмитриевичу Звереву, родившемуся 29 октября 1896 г. в Барнауле в семье ссыльного. Окончив училище, после которого он некоторое время работал в Бобровском лесничестве, Максим поступил в Московский политехнический институт, но через несколько месяцев, в связи с начавшейся войной, его зачислили в Алексеевское военное училище. В 1917 г. в газете «Алтайский край» публикует свой первый рассказ «Охота на волков» об охотничьих походах вместе с отцом. В конце 1920 г. направлен на учебу в Томский университет на естественное отделение. Свою первую научную работу «Определитель хищных птиц Сибири» Максим Дмитриевич напечатал, еще будучи студентом 3 курса в 1923 г. После окончания университета работал в Сибирском институте защиты растений, на агробиостанции. В 1922 г. написал свою первую повесть «Белый марал», вышедшую в 1929 г. в Ленинграде отдельной книжкой.

Примерно с середины 1933 года, на базе небольшой агробиостанции г. Новосибирска (ул. Нарымская, 2), сформировалась Западно-сибирская Краевая детская техническая и сельскохозяйственная станция (КДТСХС), директором которой был назначен Алтайцев Г.В. Наряду с кабинетами по растениеводству, пчеловодству, химии, зоологии и агроботанического участка в ее состав входил и зоосад. Его научным руководителем стал зоолог - писатель М.Д. Зверев. В начале 1935 года зоосад состоял из одного живого уголка при маленьком кабинете зоологии детской станции. К 1937 году усилиями работников и детей был приспособлен под зоосад бывший сад «Альгамбра»; пополнен состав зверей и птиц, проводилась исследовательская работа. При зоосаде работала зоолаборатория.

К 1937 году в зоосаде содержалось 50 видов птиц и 35 видов зверей. Животные, содержащиеся в зоосаде и обитающие в окрестностях г. Новосибирска, являлись объектами исследовательской работы школьников старших классов и научных работников зоосада, результаты которой были опубликованы в 1937 году в первом томе Трудов Новосибирского зоосада. В этом же году, по генеральному плану реконструкции и строительства г. Новосибирска, предусмотрена организация зоопарка. Новосибирский горсовет поручил КДТСХС, как удачно начавшей и ведущей дело, и организацию зоопарка. Под зоопарк отведена территория 70 га в Ельцовском бору, на левом берегу речки 2-й Ельцовки, бок – о – бок с агроботаническим участком КДТСХС, находящимся на правом берегу речки. Горсовет должен был выделить средства на строительство первой очереди зоопарка.

В 1938 году в связи с репрессиями Зверев вынужден был покинуть Новосибирск. При помощи Алтайцева Г.В., директора КДТСХС, он уезжает в Москву, а оттуда его направляют в г. Алма-Ата «помочь открыть зоопарк».

В 1943 г. Зверева принимают в Союз писателей Казахстана. В это же время он организовывает первую в Казахстане станцию юннатов. Лишь с 1952 г. он стал много писать научно-популярных рассказов о животных. Им выпущено 145 книг общим тиражом несколько десятков миллионов экземпляров, многие из которых переизданы в 12 странах. Главная тема любой из них – любовь к природе. Максим Дмитриевич руководил Комиссией по охране природы Союза писателей Казахстана более 10 лет, на общественных началах издавал природоведческий сборник «Лик земли». М.Д. Зверев не одно десятилетие являлся членом президиума Казахского общества охраны природы, был доцентом кафедры зоологии Алма-Атинского университета. Умер в начале 1996 г.

Начавшаяся Великая Отечественная война не позволила начать организацию и строительство зоопарка. Во время Великой Отечественной Войны в 1942 году для животных, эвакуируемых из цирков и передвижных зоопарков, в городе была создана зообаза Госциркобъединения на территории автобазы. Несмотря на стесненные условия содержания животных и их экскурсионного осмотра, этот импровизированный зверинец сразу завоевал популярность.

Когда закончилась война, новосибирцы не захотели расставаться со своими любимцами, и зообаза была передана городу. На основе КТДСХС и зообазы 29 августа 1947 года по распоряжению Совета Министров СССР от 19.04.47 года и решению Новосибирского облисполкома от 29.08.47 года был организован первый в Сибири зоологический парк на территории 0,84 га в центре города по адресу улица Гоголя, 15, долгое время остававшийся единственным от Урала до Дальнего востока. Коллекция животных состояла из 34 видов млекопитающих и 20 видов птиц. Общее состояние зоопарка было неудовлетворительным: помещения были холодными, не имели достаточного освещения. Тем не менее, посещаемость зоопарка была очень высокой.

В 1949 году по решению горисполкома от 28.10.49 года № 930 должно было начаться строительство нового зоопарка, однако на протяжении многих лет так и не было начато. 

В 1950 году на пустыре, примыкающем к гаражу, были построены деревянные вольеры и цементированный бассейн для водоплавающих птиц. В том же году был организован филиал зоопарка, который первоначально осуществлял поездки по Новосибирской области, а затем по городам Советского Союза.

В 1953 году коллекция животных была представлена 230 животными, относящихся к 72 видам, а в 1956 Новосибирский зоопарк демонстрировал 82 вида животных.

В декабре 1957 года в зоопарке возник пожар. Восстановление зоопарка потребовало больших усилий. Во избежание повторения трагедии деревянные вольеры были заменены металлическими.

В том же году появились первые экзотические виды - волнистые попугайчики (очень редкие в то время). Однако отсутствие больших благоустроенных зимних павильонов и суровый климат Западной Сибири не позволяли содержать крупных экзотических животных и зоопарк специализируется на местных видах, в основном куницеобразных, кошачьих, хищных и певчих птицах.

В 1959 году Совет Министров РСФСР постановлением от 15.09.59 № 1548 обязал Новосибирский облисполком осуществить в 1960 - 1961 годы строительство нового зоопарка. В 1960 году в коллекции зоопарка содержалось 104 вида, 326 экземпляров.

После М.Д. Зверева до 1967 года в зоопарке сменилось несколько директоров: Л.В. Островский, П.И. Луговой, М.В. Соловьев, Л.А. Гулимова, М.А. Лобов, Г.И. Михайлов, С.А. Ермаков, Л.Е. Петров, Н.А. Судаков, А.И. Михантьев, Л.С. Риф.

В июле 1969 года директором зоопарка был назначен Ростислав Александрович Шило, который и руководит им по настоящее время.

Родился он 23 октября 1940 года в г. Иман Приморского края (сейчас Уссурийск), в семье охотоведа – биолога. С началом Великой Отечественной Войны семья была вынуждена эвакуироваться в Сибирь, вначале в г. Куйбышев Новосибирской области, а затем переехали в г. Новосибирск. С детства в доме всегда было много животных, что и определило судьбу всех детей. Ростислав – директор зоопарка, Дмитрий – кинолог, Владимир – кандидат биологических наук, руководитель биостанции ИСиЭЖ СО РАН, Светлана – зоотехник. В 14 лет Ростислав выводил новые породы кроликов; в 16 лет поступил в сельскохозяйственный техникум на специальность ветеринарного врача и в 1959 году окончил его. В 1960 году поступил в высшее военно-морское училище им. Макарова, но через десять месяцев, поняв, что море – не его призвание, вернулся в Новосибирск и пошел работать в зоопарк рабочим по уходу за животными, затем – ветеринарным врачом, директором филиала зоопарка. С 1962 по 1965 год служил в радиотехнических войсках на Дальнем Востоке, был участником событий на Даманском полуострове и награжден юбилейной медалью «Двадцать лет Победы в Великой Отечественной войне 1941 – 1945 гг.» После демобилизации вернулся на филиал зоопарка. С 1967 года работал заведующим сектором млекопитающих, а с 1969 года по настоящее время – директор зоопарка. Окончил сельскохозяйственный институт по специальности «Ученый – зоотехник». Заслуженный работник культуры, награжден орденом «Знак Почета», орденом Дружбы, медалью «Ветеран труда» и орденом Белой Вороны. В 1999 году был выбран Человеком года, в 2003 году награжден медалью «За вклад в наследие народов России», с 2007 года – Почетный житель города Новосибирска

Первые годы работы Ростислава Шило директором зоопарка были самыми тяжелыми: вольеры находились в аварийном состоянии, большинство из них были деревянными, из транспортных средств был только один ЗИЛ-5, зимы были холодными, кормов не было – приходилось возить их из других мест, ездить за 70 – 100 км от города.

С 1969 по 1980 год на территории 0.84 га зоопарка несколько раз перестраивался (построены террариум, изолятор, кормокухня, административное здание, бассейны, павильон для теплолюбивых животных), улучшалось содержание животных, приобретались новые виды, налаживались международные связи.

В 1978 году впервые в мире получено потомство от речной выдры; размножались снежные барсы, белые медведи. Первый документальный фильм о зоопарке снят в 1978 году: «Беспокойная должность». В последующие годы с участием Ростислава снято 7 фильмов о жизни животных: «В тундре», «Они должны жить» и другие.

Первая книга-путеводитель о зоопарке вышла в 1979 году, в Англии и США были опубликованы первые научные статьи по размножению редких и исчезающих видов животных.

Зоопарку стало тесно на маленькой территории. Вновь встал вопрос о строительстве нового зоопарка. В 1978 году с помощью Сибирского отделения Академии наук, сельскохозяйственного института, ВАСХНИЛ была выделена территория в Заельцовском районе г. Новосибирска площадью 53 га, подготовлена проектная документация.

В 1979 году начато строительство входного блока, которое в том же году из-за прекращения финансирования было остановлено.

Проект нового зоопарка разрабатывал Новосибирскгражданпроект, главный архитектор проекта – Галямов В.М.

Все годы существования зоопарка велась большая коллекционная работа. В результате грандиозной переписки, различных поездок внутри страны и за рубеж, переговоров, прямых обменов руководству зоопарка удалось собрать одну из самых богатых и уникальных коллекций в стране. В 1985 году она насчитывала 271 вид, представленный 824 особями.

В соответствии с постановлением Совета Министров СССР от 31.10.85 № 1014 Новосибирским горисполкомом было принято решение от 18.08.86 №449, которое предусматривало продолжение строительства зоопарка на отведенной территории в Заельцовском районе с широким привлечением предприятий и общественности города с поэтапным вводом объектов в эксплуатацию. Решения о строительстве нового зоопарка, принимались много раз, но реально строительные работы были начаты только в 1985 году при помощи 12 заводов и крупных предприятий города. К 1991 году было построено: 5 вольер для копытных, 5 вольер для волков, 16 вольер для куницеобразных, 5 вольер для мелких псовых, 24 вольеры для птиц, заасфальтировано 2,3 км дорог, начато строительство моржовника, построено 7 скульптур динозавров в натуральную величину (идея Шило Р.А., скульпторы: Г.К.Дергай, С.В. Пикулик, В.Р.Кузнецов).

В период перестройки, в связи с плохим финансированием, строительство велось низкими темпами, в большей степени за счет средств зоопарка и незначительным финансированием мэрии.

Но и в этот сложный для страны период было сделано немало: перестроен бывший садик под зимний павильон для теплолюбивых животных; построены вольеры для хищных и водоплавающих птиц; копытных, мелких кошек, леопардов; построена конюшня, при которой начала работать секция верховой езды – мечта многих детей и взрослых. Постепенно зоопарк приобретал те черты, которые мы видим сейчас.

Первыми животными на новой территории с 1983 г. были бурые медведи. С 1991 года на новой территории уже содержались: волки, лоси, кулан, винторогие козлы, зайцы, дикобразы, лисы, корсаки и другие. На зиму в теплый павильон переводили лемуров, гиббонов, теплолюбивых птиц, кошек. С 1993 года новый зоопарк, был открыт для посетителей, и до 1999 года в городе работало 2 зоопарка.

В 2000 году коллекция зоопарка была представлена 423 вида, 9 906 экземпляров. 

В 2005 году со старой территории переехали последние животные и была переведена администрация зоопарка. 

В 2007 году завершено строительство павильона «Тропический мир», где оформлены выставки тропических животных, ночной мир, морские и пресноводные аквариумы. В короткие сроки построен входной блок с прилегающей площадью. Во входном блоке разместилась администрация, лекторий, планируется строительство террариума.

В 2007 году зоопарк отметил 60-летие. В рамках празднования юбилея проведена Международная конференция «Роль зоопарков в охране животного мира», в которой приняли участие представители 35 зоопарков 12 стран мира. Кроме Новосибирского зоопарка, гости ознакомились с работой биостанции в Карасуке. Все участники конференции дали высокую оценку проведенной зоопарком работе по сохранению редких и исчезающих животных нашей планеты.

В 2008 году впервые в Новосибирском зоопарке получено потомство от мартышки Диана (впервые в России), голубого барана, овцебыка, такина (впервые в России), белого тигра.

Закончено строительство вольер для белых медведей, вольерного комплекса для тропических животных.

В 2008 году Новосибирский зоопарк стал финалистом конкура «Семь чудес России» 

В 2009 году в зоопарке получен приплод более чем от 200 видов животных (14 видов приматов: белорукий гиббон, мандрил, колобус, 6 видов игрунковых и др.; 32 вида хищных животных: красный волк, гривистый волк, фенек, речная выдра, харза, бенгальский кот, сервал, сибирская рысь, бенгальский тигр белой вариации и др.; 17 видов копытных: такин, голубой баран, винторогий козел и др.; 45 видов птиц: даурский журавль, гималайский улар, азиатская дикуша, белоплечий орлан, белый какаду и др.).

Коллекция зоопарка пополнилась такими видами как яванский лангур, варан Сальватор, синехвостый варан и др.

Оформлена новая экспозиция «Террариум», освоен новый участок территории 9 га с естественным озером, куда выпущена водоплавающая птица.

В 2010 году построены новые вольеры для выдр, такинов. 

 В 2011 году построены вольеры для сурикат, дальневосточных леопардов, снежных барсов. Проектируется павильон для мелких приматов и пингвинов, а также дельфинарий.