Кафедра зоології (спочатку як зоологічний кабінет; як кафедра – з 1839 року) була заснована 1834 року водночас із Київським університетом Св. Володимира. Її очолив відомий зоолог ад’юнкт Антон Лук’янович Андржейовський (1785-1868), який розробив та читав загальний курс зоології. Він вивчав фауну та екологічні особливості молюсків і хребетних України та інших територій, а також викопних тварин. Зокрема, його колекція морських молюсків, представлена в зоологічному музеї університету (створений в 1839 р.), до цього часу залишається однією із найбільш повних в Європі. В 1839-1842 рр. завідувачем кафедри був Олександр Федорович Міддендорф (1815-1894) – видатний фахівець в галузі морфологічних досліджень хребетних тварин.

Протягом 20 років (1842-1862) на кафедрі працював видатний зоолог Карл Федорович Кесслер (1815-1881). Він розгорнув наукову, педагогічну та організаційну діяльність у напрямках налагодження викладання зоологічних дисциплін на тогочасному світовому рівні, організації експедицій по вивченню тваринного світу України та інших територій, впорядкування та поповнення колекційних фондів та експозиції зоологічного музею. Саме завдяки цьому вченому зоологічний музей Київського університету за багатством та ступенем впорядкування колекційних матеріалів став одним із провідних в Європі. Наукова діяльність К. Ф. Кесслера була присвячена вивченню екологічних особливостей та біорізноманіття риб і птахів, а також наземних та водних кільчастих червів і членистоногих.

Знаменитий зоолог Олександр Онуфрійович Ковалевський (1840-1901) працював на кафедрі зоології в період з 1869 по 1874 рік. За цей час він брав участь в організації та проведенні зоологічних експедицій на Середземне та Червоне моря; його збори послугували збагаченню колекції університетського зоологічного музею. За цей час ним були опубліковані 23 праці про особливості ембріогенезу різних морських безхребетних тварин. Його учень проф. Микола Васильович Бобрецький (1843-1907) за час навчання та роботи в Київському університеті (1863-1907) опублікував багато досліджень про ембріогенез та анатомічні особливості морських поліхет, молюсків та ракоподібних. Він – автор першого в тодішній Російській імперії оригінального підручника по зоології (1884 р.). Чимало часу і уваги він віддавав навчально-адміністративній роботі як секретар і декан фізико-математичного факультету, а потім – проректор і ректор університету.

Олексій Олексійович Коротнєв (1854-1915) викладав в Київському університеті в 1887-1912 рр. Він був одним із організаторів російської Віллафранкської зоологічної морської станції на півдні Франції на Середземному морі, на який проводили дослідження чи стажувались багато відомих зоологів та проходили морську практику студенти університету. Наукові дослідження О. О. Коротнєва стосувались ембріогенезу, гістологічних особливостей та систематики реброплавів, жалких, кільчастих червів, комах, покривників.

Падіння Української Народної Республіки (1918 р.) та наступний комуністичний режим призвели до того, що читання лекцій по зоологічним дисциплінам та наукові дослідження в Київському університеті відновились лише наприкінці 1920 р., коли були створені кафедри зоології безхребетних та хребетних.

В 1920-1935 рр. кафедру зоології безхребетних очолював проф. Дмитро Євстахійович Бєлінг (1882-1949). Він заново організував читання загальних курсів та спецкурсів українською мовою (до 1917 р. державною мовою викладання в Київському університеті була російська; окремі курси читали також польською мовою). В галузі наукових досліджень він був фундатором вивчення фауни та екологічних особливостей прісноводних безхребетних України. В 1935 р. він заснував кафедру гідробіології.

В 1936-1960 рр. кафедрою зоології безхребетних завідував проф., академік АН УРСР Олександр Прокопович Маркевич (1905-1996), під керівництвом якого склалася українська школа паразитології. Він автор навчальних посібників “Основы паразитологии” (1950 р.) та “Філогенія тваринного світу” (1964 р.).

Відомий ентомолог та еколог проф. Олександр Пилипович Кришталь (1908-1985) очолював кафедру зоології безхребетних з 1960 по 1981 р. Переважно він відомий як організатор наукових досліджень, зокрема – як засновник кафедральної лабораторії арахноентомології (1958 р.; з 1968 р. – лабораторія екології та токсикології; з 1997 р. та понині – лабораторія зоології та екології). В 1981-1985 рр. кафедру зоології безхребетних очолювала проф.Галина Йосипівна Щербак (1930 р. народження) – відомий фахівець в галузі акарології.

Кафедра зоології хребетних, так само як і зоології безхребетних, відраховує свою історію з 20-х років ХХ століття. Її очолив всесвітньовідомий зоолог та еволюціоніст Іван Іванович Шмальгаузен (1884-1963). Ще в студентські роки він розпочав свої дослідження в галузі порівняльної анатомії хребетних тварин. Ним розроблена теорія стабілізуючого добору. За роки праці в Київському університеті І. І. Шмальгаузен написав відомий підручник “Основы сравнительной анатомии” (1923 р.).

Продовжувачем розвитку зоології морфології та порівняльної анатомії хребетних в університеті був проф. Михайло Михайлович Воскобойніков (1873-1942), який очолював кафедру зоології хребетних після І.І.Шмальгаузена до 1941 р.

З 1935 р. в університеті збільшується кількість кафедр, факультетів, поліпшується навчально-матеріальна база. Зростає кількість лабораторій і кабінетів. Так, з цього року починає працювати кафедра гідробіології.

У 1944 р., після повернення з евакуації, знову відновилися заняття в Київському університеті. Завідуючим кафедрою зоології хребетних став видатний морфолог хребетних тварин академік АН УРСР, проф. Дмитро Костянтинович Третьяков (1878-1950).

Водночас з кафедрою зоології хребетних в 1944 р. почала свою робота і новостворена кафедра екології і зоогеографії, яку очолив відомий зоолог-фауніст і зоогеограф проф. Володимир Михайлович Артоболевський (1874-1952).

В 1948 р. завідувачем кафедри зоології хребетних став проф. Олександр Порфирович Корнєєв (1903-1987). З того часу на кафедрі широко розгорнулися еколого-фауністичні дослідження.

Розвиток зоології хребетних йшов у післявоєнні роки і також на кафедрі іхтіології, якою завідував Василь Архипович Мовчан (1903-1964). У 1950 р. до кафедри іхтіології приєднали кафедру гідробіології. Після цього вона отримала назву кафедри іхтіології та гідробіології, що продовжувала працювати під керівництвом В. А. Мовчана. В 1956 р. в зв’язку з реорганізацією кафедр на біологічному факультеті кафедра іхтіології та гідробіології була приєднана до кафедри зоології хребетних.

З 1964 до 1974 р. кафедрою зоології хребетних керував відомий орнітолог проф. Олександр Богданович Кістяківський (1904-1978). Праці О.Б.Кістяківського відомі не тільки в зоології, а і в галузі зоогеографії (“Посібник з зоогеографії”, 1968 р., в співавторстві), біоніки (“Бионика”, 1978 р., в співавторстві) тощо. З 1974 до 1985 р. кафедра працювала під керівництвом доц. Льва Олександровича Бабенка. Починаючи з 1977 р. кафедра забезпечує читання нововведеного нормативного курсу “Екологія”, спочатку на біологічному факультеті, а далі і на інших факультетах університету.

В 1985 р. за наказом Мінвузу України кафедри зоології безхребетних і зоології хребетних об’єднали в одну кафедру зоології, яку очолила проф. Г. Й. Щербак (керувала до 1991 р.). В 1991-2001 рр. кафедрою зоології завідував відомий ентомолог проф. Юрій Григорович Вервес (1946 р. народження), а в 2001-2016 рр. – проф. Валентин Валентинович Серебряков (1952 р. народження), знаний своїми працями у галузі орнітології.

Кафедра екології та охорони навколишнього середовища є одною з наймолодших кафедр університету. Її засновано лише на початку 2011 р. (наказ №112-32 від 23.02.2011 р.). Проте історію кафедри екології можна відраховувати з 1944 року, коли після повернення Київського університету з евакуації та відновлення навчального процесу, відомими вченим-орнітологом В.М. Артоболевським, професором кафедри зоології було організовано кафедру екології та біогеографії, яка проіснувала до 1950 року. Крім того, у 1969 році стараннями завідувача кафедрою зоології безхребетних професора О.П. Кришталя на біологічному факультеті було створено потужну Проблемну науково-дослідну лабораторію "Екології та токсикології", яка функціонувала до 2002 року.

У 2016 р. кафедру зоології було об’єднано з кафедрою екології та охорони навколишнього середовища. Об’єднана кафедра отримала назву кафедри екології та зоології, її очолює відомий фахівець у галузі екології, гідробіології та малакології проф. Лукашов Дмитро Володимирович (1976 р. народження).