A bécsi állatkert megépítésére Mária Terézia férje, Lotaringiai Ferenc István herceg (később I. Ferenc német-római császár) adott megbízást. A császári menazsériát a Schönbrunni Kastély parkjában hozták létre és 1752 nyarán népesítették be többek között antilopokkal, flamingókkal, kecskékkel, juhokkal és struccokkal. Az első elefánt 1770-ben került a bécsi állatparkba, majd 1781-ben farkasok és medvék színesítették az állatállományt, 1800-tól pedig már jegesmedvék, nagymacskák és kenguruk is éltek az állatkertben.

A létesítményt eleinte csak a császári család tagjai és vendégei valamint diplomaták látogathatták, a „tisztességes öltözetet viselő” közönség előtt csupán 1778-ban nyitották meg a kapuit – vasárnaponként. Az 1800-as évektől végül már minden nap látogatható volt az állatkert. A menazséria az Osztrák-Magyar-Monarchia felbomlásáig magántulajdonban maradt, és a nevébe is csupán 1926-ban került az állatkert megnevezés.

Az első átalakításokat a 19. század végén hajtották végre a létesítményen, hogy állat- és látogatóbarátabbá tegyék az állatkertet, amely a felújítások és tenyésztési eredmények ellenére a 1980-as évek végére komoly imázsproblémákkal küzdött: állattartási gyakorlatát ugyanis idejét múltnak tartották.

Az új igazgató, Helmut Pechlaner 1991-ben, csökkenő látogatószámok mellett vette át az intézményt, amelyet a világ egyik legmodernebb állatkertjévé alakított át. A történelmet a modernitással ötvöző, az UNESCO világörökséghez tartozó létesítményt 2010-ben Európa legjobb állatkertjévé választották, 2011-ben pedig az osztrák főváros egyik legtöbb látogatót vonzó attrakciója volt 2,7 millió belépővel. Ezt az eredményt már Dagmar Schratter könyvelhette el, aki 2007-ben vette át a stafétát elődjétől, folytatva annak megújító munkásságát. Nemrég kezdték meg például a jegesmedvék kifutójának bővítését, ami 2014-ben fejeződik be és várhatóan 10,5 millió euróba kerül.

A 260. születésnap alkalmából megrendezett jubileumi bulit 2012. július 6-án tartották a Schönbrunni Állatkertben bodypainting-táncosokkal, gólyalábon járó állatokkal, varázslókkal, dobosokkal és Silent Disco-val az Esőerdő Ház előtti téren. A „Wildlife & Nightlife” mottóval megrendezett ünnepség alkalmából az állatkert éjfélig nyitva volt.