Датой основания музея считается 2 апреля 1807 года, когда в Харьков прибыли зоологические коллекции графа Потоцкого, которые он купил у ганноверского аптекаря Грунера и итальянца Четти. Среди первых экспонатов били птицы, насекомые, минералы и окаменелости. Для этой коллекции граф создал зоологический кабинет. Практически через 100 лет, в 1905 году, музей получил очень ценный подарок. Профессор ботаники В.М. Арнольди, подарил большую колекцию кораллов, моллюсков, раковин и змей, которую он насобирал, путешествуя по островам Малайского архипелага. Еще одним весомым пополнением стала завещанная коллекция статского советника Д. А. Донца-Захаржевского, которая досталась музею после его смерти. Так как число экспонатов в кабинете значительно увеличилось, на 100-летие дня основания кабинет превратили в полноценный Зоологический музей. Современный вид музей получил после Второй Мировой войны. Особый вклад в развитие внес тогдашний директор В.Н. Грубант. В нынешнее здание музей перебрался в 1964 году. Площадь здания около 4 тысяч квадратных метров. В научных фондах храниться более 250 тысяч экспонатов со всех уголков земли.