动物园现址的历史最早可以追溯到元代。
元大德五年（1301年）至延祐六年（1319年），云南行中书省左丞阿昔思，在螺峰山南麓创建圆通寺，由山麓沿盘坤岩峭壁凿盘崖磴道上山，山上建藏经阁。自圆通寺建成，螺峰山又称圆通山。
明洪武十五年（1382年），筑昆明砖城，将圆通山圈入城内。
明成化年间重修圆通寺，将山巅之藏经阁改为接引殿。
清康熙七年、八年（1668年、1669年），吴三桂重修圆通寺，将山门南移百步至街面，兴建胜境坊，建水池中弥勒殿，架两座石桥连通池心岛，重修山巅接引殿及三洞券门韦陀殿。
民国初年唐继尧在螺峰山西麓建梅园别墅，称红楼。1927年5月唐继尧病故，1930年为其在梅园东面建墓，俗称唐坟。
1927年，螺峰山改建为公园。以后增建四方亭、聂耳亭，除圆通寺大门外，增辟北门街、北仓坡入口。
1937年抗日战争爆发，圆通山成为国民党云南地方防备司令部，防空司令部，成为军事基地，园林荒芜。
1946年1月，军队撤出圆通山，当时山上有四方亭、三角亭、雨苍亭、月石草亭；四方亭南面留有一片抗日阵亡将士陵墓，东面耸立有石砌围栏“滇西抗日阵亡将士纪念碑”。
1951年，中国人民解放军军管会将圆通山移交省博物馆筹备处管理。博物馆筹备处设在圆通寺内。
1953年，圆通山建动物园。7月，大观楼饲养的野生动物正式移交动物园，计6种7只( 即：黑鹿、狗熊、猴子、猫头鹰、狐狸各 1只，孔雀 2只）。
1954年元旦节，动物园正式开放。
1956年市建设局投资2.3万元建动物笼舍。1957年昆明东城墙拆除，动物园新建东大门，正对拆除城墙新建的青年路。
1958年4月11日，省博物馆将圆通寺移交圆通山管理。1959年初正式命名圆通动物园。1986年更名为昆明动物园。
1958年至1965年，逐年增添动物笼舍。仅1961年就投资100万元，建大型动物笼舍，1962年竣工。
1966年至1972年，维修基本停滞。1968年，云南省歌舞团占用圆通山西面一片土地。文化大革命期间，省、市人民防空办公室占用潮音洞、幽谷洞；同时占用圆通山东面、南面土地约3公顷。
1972年连云巷宾馆占去山南面游览地约一公顷及连云巷公园大门和通道。
1973年至1988年，逐年维修、新建动物笼舍，新开辟月季园、茶花园及东门小游园。
1981年7月，为了扩建茶花园，将园内原唐继尧所建二层土木结构“红楼”拆除。
1995年4月建成水族馆。昆明动物园被国家建设部评为全国十佳动物园。
1999年2月建成孔雀园。4月成为中国动物园协会灵长类协调委员会主任委员单位。12月被云南省政府授予“云南省科学普及教育基地”。
