Воронежский зоопарк расположен в парке Воронежского акционерного самолётостроительног общества (ВАСО). Возник в 1994 году на основе выставки экзотических рыб и рептилий из коллекции А.А. Терехова.

К аквариумам вскоре добавился нильский крокодил. Зооуголок пополнялся за счёт животных, подаренных воронежцами, зоопарками других городов, приобретенных за счёт благотворителей. Инициатором создания Воронежского зоопарка стал директор парка Воронежского акционерного самолётостроительного общества (ВАСО) Александр Серафимович Попов (1960-2013), он же был директором до 2010 года.

К 2000 году в Воронежском зоопарке было около 100 животных. В 2005 году зоопарк приобрёл государственный статус, а в 2009 году стал Государственным учреждением культуры, в 2016 году автономным учреждением в ведомстве департамента природных ресурсов и экологии Воронежской области. В 2014 году Воронежскому зоопарку присвоено имя А.С. Попова.

В 2015 году было создано структурное подразделение - лесная территория «Червлёный Яр», где содержатся крупные копытные животные.

С 2018 года Воронежский зоопарк является членом Союза зоопарков и аквариумов России (СОЗАР).

В настоящее время в зоопарке содержится более 160 видов животных (амурские тигры, львы, рыси, сервалы, бурые медведи, бизоны, яки, верблюды, олени, ламы, муфлоны), более 100 видов растений. Штат зоопарка насчитывает более 100 сотрудников. В Воронежском зоопарке 6 выставочных залов, 2 уличных комплекса вольеров, собственная ветеринарная клиника, действует кружок юных натуралистов.

В 2022 году на базе Воронежского зоопарка прошёл VIII-й Международный семинар «Беспозвоночные животные в коллекциях зоопарков и инсектариев». Семинар был организован по инициативе Рабочей группы по наземным и пресноводным беспозвоночным при поддержке департамента природных ресурсов и экологии Воронежской области.

В 2024 году был открыт комплекс вольеров «Псовые», экспозиция представлена разными видами волков. В 2025 году создан новый комплекс вольеров для птиц на лесной территории «Червленый Яр».

Директор с 2010 года А.Г. Шестопалов.

см.: А. Калинина. У дома зверей - день рождения // Коммуна (Воронеж), 2009, 08 декабря.
Л. Водяных. В новом статусе // Воронежский курьер, 2009, 08 декабря;
В.Л. Елецких, А.С. Попов, И.А. Кудинова. Воронежский зоопарк (Воронеж, 2010).
А.Г. Шестопалов, М.Ю. Плетнёв. История создания, современное состояние и перспективы развития Воронежского зоопарка // Состояние и проблемы экосистем среднерусской полосы. Выпуск 28 (Воронеж, 2014).
Н. Осадчая. Джунгли зовут // Берег (Воронеж), 2021, 23 марта.