În anul 1947, în cadrul Bazei Moldoveneşti de Cercetări Ştiinţifice a Academiei de Ştiinţe a URSS, a fost creat sectorul de zoologie. În anul 1949 Baza Moldovenească de Cercetări Ştiinţifice a Academiei de Ştiinţe a URSS a fost transformată în Filiala Moldovenească a Academiei de Ştiinţe a URSS, cu păstrarea sectorului de zoologie, care în anul 1957 a obţinut statutul de Institut de Biologie al Filialei Moldoveneşti a Academiei de Ştiinţe a URSS.
În anul 1961, odată cu constituirea Academiei de Ştiinţe a RSS Moldoveneşti, Institutul de Biologie a fost divizat în două institute, dintre care unul a devenit Institutul de Zoologie.
Organizator şi conducător al Institutului de Zoologie de la fondare (1961) până în anul 1972 a fost academicianul Mihail Iaroşenco. În anul 1976, în baza Institutului de Zoologie, a fost fondat Institutul de Zoologie şi Fiziologie, condus de academicianul Teodor Furdui (1972-1991).
În anul 1991 Institutul de Zoologie şi Fiziologie s-a divizat în două institute separate: Institutul de Zoologie şi Institutul de Fiziologie. De la această dată Institutul de Zoologie îşi înscrie propria sa istorie, avându-i consecutiv în funcţia de director pe distinşii savanţi: Teodor Cioric (1991-1993), Ion Toderaş (1993-2006; 2009-2018), Andrei Munteanu (2006-2009). În ianuarie 2019 director al Institutului de Zoologie a devenit Laurenția Ungureanu, doctor habilitat în ştiinţe biologice, profesor cercetător.
Odată cu reorganizarea domeniilor cercetării şi inovării în Republica Moldova (Hotărârea Guvernului Nr.50 din 16.01.2018 cu privire la activitatea unor organizații de drept public
din domeniile cercetării și inovării), Institutul de Zoologie a trecut din jurisdicţia Academiei de Ştiinţe a Moldovei în cea a Ministerului Educației, Culturii și Cercetării al Republicii Moldova.
Pe parcursul a celor peste 50 de ani de activitate, Institutul a fost şi rămâne cel mai prestigios centru ştiinţific şi ştiinţifico-metodic, care coordonează şi desfăşoară cercetări ştiinţifice fundamentale şi aplicative, pregăteşte cadre de înaltă calificare în domeniul zoologiei, entomologiei, parazitologiei, helmintologiei, hidrobiologiei, ihtiologiei şi ecologiei.
În cadrul institutului pe parcursul anilor au fost fondate şcoli ştiinţifice în domeniul ornitologiei (acad. I.Ganea), parazitologiei (acad. A.Spassky) şi hidrobiologiei (acad. M.Iaroşenco, acad. I. Toderaş), care au fost recunoscute atât în fosta URSS, cât şi peste hotarele ei. La momentul actual şcolile menţionate îşi continuă fructuos activitatea şi se bucură de autoritate internaţională.
Semnificativă pentru activitatea institutului a fost lansarea a două ediţii a Cărţii Roşii a Republicii Moldova (2001, 2015), a monografiei în 6 volume „Lumea animală a Moldovei”, autorilor căreia li s-a decernat Premiul de Stat al Republicii Moldova în domeniul Ştiinţei şi Tehnicii (1989), a seriei „Lumea animală a Moldovei” (cu patru volume: „Peşti, reptile, amfibieni” (2003), „Mamifere” (2004), „Păsări” (2006), „Nevertebrate” (2007)) a Colecţiei Naţionale de Carte „Lumea vegetală şi Lumea animală a Moldovei”, autorilor căreia li s-a decernat Premiul Național al Republicii Moldova (2013).
Drept organizaţie din sfera ştiinţei şi inovării, Institutul de Zoologie a fost acreditat de Consiliul Naţional pentru Acreditare şi Atestare în anii 2006, 2010 şi 2015. La ultima acreditare, institutului i s-a acordat calificativul „organizaţie cu recunoaştere internaţională (categoria A)”, iar performanţa profilului lui ştiinţific „Sistematica, evoluţia şi valorificarea sustenabilă a diversităţii lumii animale, monitoringul ecosistemelor acvatice şi terestre” a fost apreciată cu „foarte bine”.