El 6 de julio de 1923, aproximadamente 400 años después de la destrucción de Tenochtitlan se inició la construcción del Zoológico de Chapultepec. El abrir un zoológico implica un doble significado para los mexicanos, ya que se retoma el concepto prehispánico a la vez que se abre una nueva puerta a la educación y la convivencia respetuosa con la naturaleza. Se eligió un sitio dentro del bosque de Chapultepec, que significa cerro de grillos en nahuatl, la lengua azteca

El biólogo Alfonso L. Herrera, fundador del Zoológico de Chapultepec, consideró recrear el Zoológico de Moctezuma. Quería enseñar las especies nativas a los mexicanos, además de otras especies provenientes del resto del mundo.

La colección incluiría mamíferos, aves y reptiles, además de un acuario. En la zona este del parque se ubicó una colección botánica que exhibía árboles, cactáceas e inclusive orquídeas. Herrera, un naturalista pionero, es sin duda quien contribuyó en mayor grado en la recreación del zoológico. Se tomó como modelo el novedoso “Giardino Zoológico e Museo de Zoología del Comune di Roma” (ahora bioparco Roma, en Roma, Italia).

Después de varias visitas a los Estados Unidos, Herrera obtuvo los primeros animales para el zoológico, tres cachorros de león y dos bisontes americanos. Los animales nativos llegaron de diferentes estados mexicanos como Sonora, Veracruz y Campeche, y otros animales se intercambiaron con países como India, Francia, Perú y Brasil. Esta primera colección constaba de 243 animales. El zoológico abrió sus puertas en 1924.

Durante los primeros años, cuando el presupuesto era escaso, Herrera llegó a pagar de su bolsillo la alimentación de los animales. En 1929 se incluyó al zoológico dentro de la lista de instituciones subsidiadas por el gobierno de la Ciudad de México. Desde 1945, al zoológico se le dio el nombre de su fundador y creador.
Entre 1950 y 1960, el zoológico tuvo como único objetivo ser un lugar de recreación que exhibía varias especies de animales populares.

Ernesto P. Uruchurtu, regente de la ciudad de esa década, le dió nuevos bríos al zoológico , adquiriendo nuevas especies y renovando toda la colección. Algunos de los animales adquiridos en ese entonces se encontraban en la colección medio siglo después.

Durante el periodo comprendido entre el 24 de junio de 1992 y el 1 de agosto de 1994, el Zoológico de Chapultepec fue completamente remodelado mediante el proyecto “Rescate ecológico del Zoológico de Chapultepec”. Un grupo multidisciplinario que incluyó expertos en varias áreas como diseñadores, ingenieros, biólogos y veterinarios, trabajó en todos los aspectos del proyecto, buscando cubrir los cuatro objetivos fundamentales de un zoológico moderno, es decir; recreación, educación, investigación y conservación de especies silvestres. Durante más de setenta años, la exhibición se clasificó de acuerdo a los grupos taxonómicos: primates felinos, cánidos, herbívoros, aves, reptiles, etc. El concepto cambió para reflejar el hecho de que los animales viven juntos en la naturaleza, por lo que ahora se agruparon conforme a zonas bioclimáticas de acuerdo con su hábitat natural. Se presentaron cuatro climas; frió y húmedo ( bosque templado y litoral ), frío y seco (pradera), cálido y húmedo (selva húmeda tropical) cálido y seco (zonas áridas y sabana). México cuenta con todas estas regiones, y al inicio de cada zona se exhiben especies nativas del país. Esta disposición tiene un inmenso valor educativo, los visitantes aprenden de las diferentes zonas bioclimáticas y se dan cuenta de que existen especies mexicanas en peligro de extinción, disfrutando a la vez al observar en la misma zona especies exóticas populares como elefantes, tigres, pandas gigantes, gorilas y rinocerontes. Los exhibidores se construyeron intentando recrear en forma muy natural el hábitat de cada especie, lo que da al visitante una mejor comprensión de la naturaleza y brinda al animal enriquecimiento ambiental. El diseño naturalista incorpora los caminos para el visitante, poniendo de manifiesto que el ser humano también forma parte del ecosistema.

Después de permanecer en la oscuridad durante algunos años, el zoológico recibió un par de pandas gigantes en septiembre de 1975, como regalo de la República Popular de China . Desde entonces, ocho pandas gigantes han nacido en el Zoológico de Chapultepec, siendo la primera institución fuera de China en donde se dio la reproducción en cautiverio de esta especie.

Algunas de las especies nativas más importantes en el Zoológico de Chapultepec son: Conejo de los volcanes, zacatuche o teporingo (se cuenta con la única colonia reproductiva en el mundo misma que se estableció en 1984), lobo mexicano, mono aullador, ocelote, jaguar, nutria de río, cotorra serrana, pavo ocelado, ajolote de Xochimilco y tarántula de rodillas rojas. En las especies exóticas se cuentan, entre otras, con panda gigante, panda rojo, gorila de tierras bajas, elefante asiático, cebra de Grevy, oso de antifaz, pingüino de Humboldt, copete de piedra, cóndor andino y faisán argos de Borneo.

En enero de 1998, el Gobierno de la Ciudad de México creó la Dirección General de Zoológicos. Desde entonces, el Zoológico de Chapultepec, el zoológico San Juan Aragón y el Zoológico de los Coyotes han trabajado juntos en la consecución de los objetivos propios de los zoológicos modernos. Chapultepec exhibe especies nativas y exóticas y la gente busca encontrar ahí especies de todo el mundo.

El Zoológico de Chapultepec está involucrado con diversos proyectos de conservación, sobre todo en la reproducción en cautiverio de especies como el conejo de los volcanes, lobo mexicano, ocelote, panda gigante, oso de antifaz, borrego cimarrón y ajolote de Xochimilco, a través de métodos naturales y artificiales. Con este propósito en 1998 se estableció un laboratorio de fisiología reproductiva. La colaboración de instituciones nacionales e internacionales es parte del trabajo desarrollado por el Zoológico de Chapultepec para la conservación de fauna silvestre.

Es considerado uno de los zoológicos mas visitados del mundo, al año recibe mas de 5.5 millones de visitantes, incluyendo estudiantes de todo el país. Hoy el Zoológico de Chapultepec tiene un nuevo hospital y laboratorios, cuenta además, con un proyecto para un nuevo centro de atención para visitantes y área educativa que incluirá una biblioteca, centro de exposiciones y un auditorio.

El Zoológico de Chapultepec es una de las instituciones recreativas más populares de la Ciudad de México, tanto para los habitantes de esta como para los turistas nacionales y extranjeros, es considerado un centro de integración social, familiar e intergeneracional que forma parte de nuestra historia, por lo que puede considerarse como el “Zoológico Nacional” Ha evolucionado a través de su historia y al comienzo del siglo XXI sus principales objetivos son la recreación, la educación, la investigación y la conservación. El logotipo del zoológico de Chapultepec es la representación prehispánica de un jaguar.