El primer zoològic de Madrid data de l'any 1770. Es coneixia com la Casa de Fieras del Retiro i va ser fundada per Carles III.

El promotor de l'actual zoològic va ser Antonio Lleó de la Viña, que va construir les instal·lacions del recinte a la Casa de Campo. El projecte inicial del Zoo de Madrid va estar a càrrec de l'arquitecte català Jordi Mir i Valls, guanyador del concurs convocat per tal efecte. El parc es va inaugurar l'any 1972.

Quinze anys més tard, el 1987, es va construir el delfinari. Va inaugurar-se amb set dofins mulars. També es va construir el pavelló Naturaleza Misteriosa, on s'exhibeix una col·lecció de rèptils, amfibis i invertebrats.

L'any 1995 es va construir a la part sud-oest del recinte l'aquari del zoo, amb sostre piramidal de vidre. Mesura 3.000m².

L'any 1997 es van iniciar les exhibicions de vol d'aus rapinyaires i exòtiques a un espai proper al dofinari.

El 2002, la Reina Sofía i el llavors alcalde de Madrid José María Álvarez del Manzano van inaugurar les aules d'educació ambiental del Zoo Aquarium.

L'any 2003 va construir-se les instal·lacions per lleons marins de Califòrnia i pingüins del Cap.

L'any 2006 es completava la construcció del complex de primats del sud-est asiàtic (orangutans de Borneo i gibons de mans blanques).

Des del setembre de 2007, el Zoo Aquarium de Madrid compta amb un nou complex amb pandes gegants. Els dos primers exemplars van ser donats pel govern xinès. [1]