Инициатором создания первого в Центрально-Черноземном регионе зоопарка считается Николай Георгиевич Яхонтов – председатель Липецкого горисполкома (1967-1979). За более чем сорокапятилетнюю историю зоопарк стал домом для 300 видов животных.

47 видов животных Липецкого зоопарка занесено в Международную Красную книгу (МСОП), 18 видов животных – в «Красную Книгу России». В зоопарке живут 14 видов животных, находящихся в списке «Красной книги Липецкой области»: гребенчатый тритон, болотная черепаха, белый аист, лебедь-шипун, лебедь-кликун, серая утка, филин, орлан белохвост, могильник, сапсан, балобан, дрофа, болотная сова, обыкновенная белка.

Первым директором Липецкого зоопарка был Анатолий Анатольевич Крепышов, дрессировщик по профессии. Им был внедрен опыт по размножению редких и малоизученных гималайских медведей (впервые в России), а коллекция животных в зоопарке увеличилась до 60 видов.

За период с 1975 по 1996 год зоопарком руководили более 10 директоров. Каждый из них вносил свой вклад в строительство, пополнение коллекций животных, благоустройство.

В 1996 году в Липецком зоопарке был открыт аквариум. Около 20 видов рыб, кайманы, игуана, тигровый питон были первыми его обитателями. В 2002 году к зданию аквариума пристроен террариумный зал.

Большая роль в развитии учреждения принадлежит Александру Ивановичу Осипову, который возглавляет зоопарк со 2 сентября 1996 года. При нем был построен капитальный ангар для хранения сена, склад для зерна, укреплены и забетонированы клетки у медведей и кошек, реконструирована крыша «Зимнего сада», построены летний павильон для птиц, павильон для журавлей, виварий, ветеринарный комплекс; отремонтированы административное здание, зимний «Павильон птиц», кормокухня. Было проведено канализование зоопарка. В новые просторные вольеры и домики вселились зубры, яки, верблюды, эму, страусы, журавли, кенгуру, дальневосточные леопарды. Ведется огромная работа по формированию коллекций видового состава животных. В 2017 году работа А. И. Осипова отечена присвоением ему почетного звания «Заслуженный работник культуры Липецкой области».

На территории зоопарка в летний период работает контактная площадка, где дети и взрослые могут непосредственно общаться с прирученными животными. Много лет работает кружок «Юный биолог».

Визитная карточка Липецкого зоопарка ‒ клумбы и цветники, благоухающие с ранней весны до поздней осени, фонтаны, уютные места отдыха. Зоопарк является неоднократным победителем конкурса по благоустройству города «Липецк – наш общий дом» в номинации «Самая благоустроенная территория учреждений культуры».