L'histoire du zoo débute en 1892 lorsque le banquier Lluís Martí Codolar offre sa collection d'animaux à la mairie de Barcelone. Le maire Manuel Porcar i Tió, décide d'installer le zoo au sein du Parc de la Ciutadella laissé libre après l'Exposition universelle de 1888. Le vétérinaire Francesc Darder i Llimona est nommé pour en être le premier directeur.

En 1914, Baby, le premier éléphant d'Asie surnommé l'Avi, décède et est remplacé en 1915 par un autre individu, une femelle nommée Júlia, offerte par l'ex-sultan du Maroc, Moulay Abdelhafid[1]. En 1918, Francesc Darder décède à la suite d'une morsure de serpent, son fils Jeroni Darder prend alors sa place.

En 1927, l'entrée du zoo devint payante ce qui permit des rentrées d'argent plus importantes qu’auparavant et donc une amélioration des installations. 1931 vit le départ à la retraite de Jeroni Darder et son remplacement par le conservateur du zoo, Pere Màrtir Rossell à la direction. Le zoo prend la dimension d'un jardin zoologique et une nouvelle localisation est un temps envisagée, avant d'être abandonnée avec le début de la guerre civile espagnole. Durant cette guerre, le zoo traversa une période difficile de pénurie et subit les bombardements des nationalistes en 1938.

 Le primatologue Jordi Sabater Pi

En 1956, le directeur Antoni Jonch i Cuspinera impulse un projet de réforme et d'agrandissement du zoo, qui voit l'augmentation de la superficie des enclos. En 1958 la mairie de Barcelone fonde le Centre d'adaptation et d'expérimentation animale d'Ikunde à Bata au sein de la colonie africaine de Guinée espagnole, fonctionnant sous la direction de Jordi Sabater Pi.

En 1960 le zoo inaugure le premier delphinarium d'Europe. En 1966 des indigènes de Guinée espagnole apportent à Jordi Sabater Pi un jeune gorille des plaines de l'ouest albinos en mauvaise santé[2]. Après l'avoir soigné le primatologue l'envoie au zoo de Barcelone où il lui est donné le nom de Flocon de Neige et où il commence à attirer les foules.

En 1983 le zoo voit l'arrivée d'un autre animal emblématique du zoo, l'orque Ulises, un mâle âgé d'environ 6 ans en provenance du Rioleón Safari Park. L'année suivante le parc cesse de dépendre du service municipal des parcs et jardins pour devenir une société privée, géré et administrée par la mairie de Barcelone à travers la société anonyme municipale, Barcelona de Serveis Municipals (ca))[3],[4] (B:SM), ce qui lui permit d'accroître ses ressources économiques. À partir de la fin des années 1980, le zoo s'inscrit de plus en plus dans le mouvement d'organisation des parcs zoologiques à travers le monde, grâce à son implication au sein de l'Association mondiale des zoos et aquariums. En 1994, Ulises est transféré au SeaWorld de San Diego, aux États-Unis.

Au cours des années 2000 le zoo modernise ses installations, et en crée de nouvelles. Un transfert d'une partie du zoo dans le parc du Fòrum fut envisagée dès 2002, afin de créer un zoo marin à Barcelone. En novembre 2003, Flocon de neige décède d'un cancer de la peau[5],[6]. Le projet de zoo marin fut abandonné en 2012, en raison d'un coût prohibitif dans le contexte de la crise économique[7],[8].

En 2014, le zoo entreprend de modifier complètement son delphinarium afin de se conformer aux normes de l'Association européenne pour les mammifères marins (EAAM). Le projet, chiffré à 15 millions d'euros, prévoit une installation 7 fois plus grande que la précédente et sans gradins[9]. L'arrêt des spectacles avec les grands dauphins fait suite à la loi de protection des animaux interdisant les spectacles exploitant des animaux non domestiques votée par le Parlement de Catalogne en 2013[10].

Peu après son investiture en juin 2015, la maire de Barcelone Ada Colau, ordonne la suspension de ces travaux d'agrandissement prévus par l'ancienne majorité[11]. La fermeture du delphinarium et le transfert des dauphins dans un sanctuaire marin près de l'île grecque de Lipsi sont envisagés[12]. Le coût prohibitif des travaux d'agrandissement et la prise en compte du bien-être animal, particulier chez les cétacés, sont en faveur de ce projet de sanctuaire. Dans le cadre d'un prêt, deux des six dauphins sont transférés à l'Oceanogràfic de Valence fin septembre 2016, suivant les recommandations du programme d'élevage européen[13]. La nouvelle équipe municipale nomme le biologiste Antoni Alarcón directeur du zoo en avril 2017[14]. Celui-ci présente la proposition de plan stratégique de transformation 2018-2031 un an plus tard. Il prévoit de passer de 15 % d'espèces méditerranéennes à 30 %, et de 22 % d'espèces menacées à 40 %, tandis que le nombre global d'espèces présentées devrait passer de 300 à 200. Les transformations prévues nécessitent un investissement de 64,4 millions d'euros, dont 50 % pour les installations des animaux et 24 % pour les espaces du public. Le budget alloué à la recherche et à la conservation sera doublé[15].