據1906年7月的《大公報》報道,被清廷派出赴東西洋各國考察政治的鎮國公載澤、戶部侍郎戴鴻慈、湖南巡撫端方等五大臣歸國,從德國買回了一批動物,包括1頭大象、2頭獅子、3只老虎、4只熊等,總共裝了59個籠子。
五大臣回國一個多月后,清廷正式宣布預備立憲。而成立動物園算是預備立憲后社會呈現的新氣象之一。
1906年時,北京動物園還是農工商部的農事試驗場。當時農事試驗場中建有實驗室、農器室、蠶室等,并附設動物園、植物園、車廠、咖啡館、照相館等,總面積約71公頃。動物園工作人員較少,其中咖啡館在場西部,家具都是洋式的。在光緒末年,咖啡館的陳設分為男座和女座,男座與女座之間用玻璃屏擋著。咖啡館內可容納300多人,其中的茶每壺8個銅子。小食有雞蛋、餑餑及西洋點心,每碟都是12個銅子。隨著五大臣帶回的動物進駐,這里很快就熱鬧起來。
1908年,農事試驗場全部建成開放,人們在其中除了可以參觀動物,還可以在植物園內欣賞花草,在亭臺樓閣里品茶、休息,在湖內泛舟。
慈禧頭一次見到獅子后特別奇怪地問左右的人:“畫師畫的獅子不是全身有毛的嗎?真是百聞不如一見。”看到老虎后,慈禧又問道:“這虎很是瘦弱,莫非月糧不足?”她還交代總管說:“要是把老虎餓死了,要看守的人償命。”
1911年辛亥革命勝利后,動物園狀況越來越差。1936年時,園內飼養的動物種類僅維持在100種左右(含淡水魚)。抗日戰爭全面爆發后,僅有的一頭大象因饑餓而死,園內的獅、豹又以防空為借口被全部毒死。到新中國成立前夕,園內只剩下13只猴子、3只鶴和1只瞎眼鵬鵲。
1949年2月,北京市人民政府接管了當時名為“北平市農林實驗所”的北京動物園后,將其更名為“北平市農林實驗場”,后又定名為“西郊公園”。1955年4月1日,西郊公園正式改名為“北京動物園”。