Начало создания зоологического музея можно отнести к 1798 году, когда уникальная коллекция князя Потемкина-Таврического вместе с библиотекой, по указу Павла I, были переданы Казанской гимназии и доставлены в Казань в 1799 году.
В начале XIX века коллекции использовались профессором К.К. Фуксом при чтении курсов "естественной истории" в Казанском императорском университете.
Позднее, при профессоре Э.Ф. Эверсмане (1828-1860), зоологический музей выделяется в самостоятельное учреждение.
В этот период было закуплено большое количество чучел птиц и млекопитающих в Германии, а также коллекции животных Казанской губернии, Алтайских гор, Закаспийского края и ряда иных областей. Эти коллекции легли в основу богатейшего собрания позвоночных, которое в дальнейшем обогащалось как благодаря экспедициям и экскурсиям казанских зоологов, в частности, профессоров Э.А. Эверсмана, М.Д. Рузского, А.А. Остроумова, Э. Пельцмана, Я.П. Коксина и многих других, так и за счет приобретения экспонатов у коллекционеров и других музеев.
Независимо от музея позвоночных при зоотомическом кабинете, организованном в 1843 году, существовало собрание беспозвоночных животных, как иллюстративный материал для преподавания курсов по зоологии беспозвоночных.
В 1945 году по инициативе заведующего кафедрой зоологии беспозвоночных профессора Н.А. Ливанова два самостоятельных собрания были объединены. Так возник теперешний зоологический музей.
В настоящее время в нем собрано более 6000 экспонатов, дающих полное представление о всем многообразии животного мира от одноклеточных простейших до приматов. По богатству собранных форм зоологический музей Казанского университета стоит на первом месте после столичных музеев Академий наук.
В числе уникальных экспонатов музея чучело вымершей горной зебры квагги (в настоящее время в мире сохранилось лишь восемь подобных чучел), гаттерия, райская птицекрылка, вестиментифера (Ridgera piscesae) тихоокеанского хребта Хуан-де-Фука и многие другие.
Сегодня музей стал серьезной базой для научно-исследовательских работ. Музейные экспонаты широко используются в учебном процессе при прохождении биологических дисциплин не только в университете, но и в ряде вузов Казани. Через залы зоологического музея проходит огромное количество научных работников, учителей, студентов, казанцев и гостей Татарстана.