El proyecto originario ya estaba presente en los tiempos de Rosas, en el denominado Jardín de los Animales, allá por 1848. Años más tarde, la ley de creación del Parque Tres de Febrero indicaba que debía formarse una Sección Zoológica, siguiendo las ideas de Domingo Faustino Sarmiento.
En 1874, el territorio previsto en la ley se ubica desde la actual avenida del Libertador hasta la costa del Río de la Plata, entre Ugarteche y avenida Sarmiento.
Aprovechando algunos lagos ya existentes, comenzaron entonces a diseñarse pabellones o recintos para los animales. Su construcción fue encargada al arquitecto Julio Dormal y al ingeniero militar Wajsosky.
Poco a poco, el Zoológico se fue enriqueciendo por medio de donaciones, en especial provenientes de estancieros del interior, y como resultado de los pedidos especiales que hacía Sarmiento.
Carlos Pellegrini estuvo a su vez íntimamente relacionado con esta primera etapa. Fueron sus gestiones en Europa las que permitieron agregar, al conjunto de animales autóctonos, otras especies sumamente exóticas para la época.
Tras la separación de la sección botánica que existía en el Parque, en 1888, el doctor Eduardo Ladislao Holmberg es designado director del Zoológico. Comenzó su labor con una tarea clave: debido a que el lugar originario se encontraba en una zona muy afectada por las crecidas del río, decidió trasladar el Jardín al predio vecino, marcando los contornos que lo configuran actualmente.
Holmberg transformó aquel primitivo Jardín de Animales de mediados de siglo, en un zoológico a la europea, con laboratorios, personal especializado, reglamentos, etc.
Fue notable su interés por la arquitectura oriental, en especial de la India, y encargó al arquitecto italiano Vicente Cestari que copiara fielmente edificios de esas lejanas culturas. Los puntos de vista sobre hábitats para animales han cambiado, y si bien estas construcciones pueden haber perdido su utilidad originaria, indudablemente conservan su enorme valor arquitectónico.
Es también de estos tiempos el pórtico de acceso, cuyo alto relieve puede parecer curioso: un atleta griego detiene en su carrera a un caballo salvaje.
Cuando Holmberg cesó como director, en 1904, fue reemplazado por un afamado naturalista de origen italiano, Clemente Onelli. Su notable gestión estuvo siempre inspirada en un profundo afecto por la Argentina. Heredero de un título nobiliario que jamás quiso utilizar, justificaba que Roca dijera de él: "Es el más criollo de los tanos".
Onelli enriqueció notablemente la dotación de animales, y entre otras iniciativas, obtuvo la estructura metálica que conforma hoy la jaula de los cóndores e hizo instalar fuentes del Renacimiento, que eran legítimas y que había adquirido en Italia el director del Museo nacional de Bellas Artes, Eduardo Schiaffini.
Es fácil identificar los edificios construidos durante su dirección, porque responden a los estilos arquitectónicos por él apreciados: los clásicos. La inspiración griega y latina fue de este modo sumada a la oriental, a los perfiles autóctonos, y al recorrido dibujado por las especies de todo el mundo.