Зоологический музей основан в 1791 году как Кабинет натуральной истории при Московском Императорском Университете. Первая опись его коллекций, выполненная Г.И. Фишером, датируется 1806–1807 гг. В 20-е гг. XIX века при восстановлении Кабинета после пожара 1812 г. из него было выделено зоологическое собрание, которое и составило основу Зоологического музея. В 1822 г. была опубликована новая опись его коллекций. В 1860-х годах фонды были разделены на экспозиционные, учебные и научные. С 1866 г. музей действует как публичный. По проекту академика архитектуры К.М. Быковского в 1898–1902 гг. для музея было построено специальное здание на Большой Никитской ул., которое принадлежит ему и по сей день.
В 30-е гг. XX века музей был введен в состав Биологического факультета МГУ, затем его административное подчинение и структура неоднократно и причудливо изменялись пока, наконец, в начале 1990-х он не обрел статус Научно-исследовательского зоологического музея. В 1970–1980-х гг. музей претерпел полную реконструкцию, открывшую новые возможности для его развития. Была обновлена экспозиция всех залов, увеличена площадь фондохранилищ, научная часть музея разделена на семь секторов.