วันที่ 18 มีนาคม 2481 แหล่งพักผ่อนหย่อนใจแห่งแรกๆ ในกรุงเทพมหานคร ที่เรียกกันติดปากว่า ‘เขาดิน’ เปิดให้บริการวันแรก โดยเป็นสวนสัตว์แห่งแรกของประเทศไทย มีเนื้อที่ 118 ไร่ ตั้งอยู่เลขที่ 71 ถนนพระรามที่ 5 แขวงดุสิต เขตดุสิต ใกล้กับรัฐสภา สนามเสือป่า และพระที่นั่งอนันตสมาคม
เดิมทีสวนสัตว์ดุสิตอยู่ในอาณาบริเวณของวังสวนดุสิตมาตั้งแต่ พ.ศ. 2441 ปัจจุบันเป็นที่ดินของสำนักงานทรัพย์สินส่วนพระมหากษัตริย์ โดยเมื่อวันที่ 18 มีนาคม 2481 เทศบาลนครกรุงเทพขอพระราชทานพระบรมราชานุญาตดัดแปลงบริเวณสวนสัตว์ดุสิตเป็นสวนสาธารณะ เปิดให้ประชาชนได้ใช้เป็นที่พักผ่อนหย่อนใจ โดยมิต้องมีค่าเช่า และพระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าอาทิตย์ทิพอาภา ผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ พระบาทสมเด็จพระปรเมนทรมหาอานันทมหิดล พระอัฐมรามาธิบดินทร มีพระมหากรุณาธิคุณโปรดเกล้าฯ พระราชทานให้เป็นสวนสาธารณะ และยังพระราชทานลูกหลานกวางดาวที่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงนำมาจากอินโดนีเซีย เมื่อครั้งเสด็จประพาสเกาะชวา พ.ศ. 2444 และสัตว์อื่นอีก 2-3 ชนิด จากสวนกวาง บริเวณพระที่นั่งอัมพรสถาน มาเลี้ยงที่สวน
ต่อมามีการโอนกิจการสวนสัตว์ดุสิตของเทศบาลนครกรุงเทพ ซึ่งอยู่ในความควบคุมของกระทรวงมหาดไทย มาอยู่กับองค์การสวนสัตว์ในพระบรมราชูปถัมภ์ ตามพระราชกฤษฎีกาจัดตั้งองค์การสวนสัตว์ พ.ศ. 2497 ก่อนที่พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช บรมนาถบพิตร รัชกาลที่ 9 จะทรงรับองค์การสวนสัตว์เข้าไว้ในพระบรมราชูปถัมภ์ เมื่อวันที่ 15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2506
ปัจจุบันสวนสัตว์ดุสิตปิดตำนาน 80 ปีไปเมื่อวันอาทิตย์ที่ 30 กันยายน พ.ศ. 2561 โดยมีแผนย้ายที่ตั้งไปยังที่ใหม่บนพื้นที่ 300 ไร่ บริเวณคลอง 6 ธัญบุรี จังหวัดปทุมธานี ตามมติคณะรัฐมนตรี
