동물원은 서식지 외 보전 기관으로서, 야생에서 멸종위기종이나 멸종위기에 처한 종 또는 희귀한 종을 사육하고 번식하여 보전하는 역할을 수행하는 기관이다. 동물원의 주요 기능은 전시, 교육, 연구 및 종 보전이다. 멸종위기종을 번식시켜 서식지에 방사하는 일도 중요한 업무 중 하나이다. 또한 대중에게 관람의 기회를 제공하여 동물과 자연보호에 대한 의식을 높이고 관심을 유도하는 역할을 한다. 현대에는 동물원이 휴식하는 곳으로도 기능한다.
동물원은 동물보호보다는 권력과 재력의 상징으로 시작되었다. 역사적으로 궁궐이나 권력자들이 귀한 동물을 가두어 기르며 권력의 상징으로 삼았던 시기가 있었다. 동물을 사육할 공간과 먹이, 그리고 동물 관리 인력이 필요하였기 때문에 일반인들이 동물원을 운영하는 것은 불가능하였다. 왕이나 군주에 의해 동물원 운영이 가능하였으며, 가끔 귀한 동물을 손님에게 선물하기도 하였다. 현대에도 이러한 전통은 남아 있으며, 국가원수가 다른 나라에 귀한 동물을 선물하는 사례가 있다.
예를 들어 2011년 러시아의 푸틴 대통령이 한러 수교 20주년을 기념하여 시베리아호랑이를 한국에 선물한 바 있고, 2018년 남북 정상 회담에서는 북한이 풍산개를 한국의 문재인 대통령에게 선물하였다.
세계 최초의 동물원은 오스트리아의 쉔브룬 동물원[Tiergarten Schönbrunn]이다. 1752년에 설립되었으며, 1765년에 시민들에게 공개되었다. 한국 최초의 동물원은 1909년(융희 3) 창경원(昌慶苑)에 개원하였다. 창경원 동물원의 설립 배경은 역사적으로 가슴 아픈 부분이 있다. 1907년(융희 1) 일본에 의해 고종이 강제 폐위된 후, 창경궁(昌慶宮)은 순종의 처소로 사용되었다. 궁궐 내의 일부 시설이 헐리고 북쪽 춘당대에 식물원이 세워졌으며, 보루각 자리에 동물사가 설립되어 동물을 기르기 시작하였다. 일제가 창경원에 동물원을 설립한 이유는 국권을 빼앗긴 순종을 위로하기 위해서였으며, 순종의 방침에 따라 동식물원을 일반인에게 공개하였다.
1909년 창경원에 70여 종의 동물 500여 마리가 전시되었다. 그러나 제2차세계대전 말기, 일본의 패망과 극심한 경제난으로 인해 동물들은 총살되거나 굶어 죽는 상황에 처하였다. 1954년에 동식물원재건위원회가 발족하여 동물 수입을 위한 모금 운동을 시작하였고, 이듬해에 모금된 자금으로 호랑이와 사자, 코끼리, 하마, 표범 등 다양한 동물을 수입하여 동물원 운영을 재개하였다. 이후 1984년 창경원을 경기도 과천의 서울대공원으로 이전하였으며, 현재 국제적인 규모로 발전하고 있다.
한국에는 국립 동물원이 없으며, 지방자치단체가 운영하는 공공 동물원이 있다. 대표적인 공공 동물원으로는 서울대공원, 서울어린이대공원, 인천대공원, 청주동물원, 전주동물원, 광주동물원, 대구 달성공원 등이 있다. 또한 민간에서 운영하는 동물원도 여러 지역에 있다. 국립생태원 내의 멸종위기종복원센터는 동물원이라는 명칭은 사용하지 않지만, 멸종위기종을 기르면서 보전하는 역할을 하고 있다.
동물원의 기능과 역할은 시대에 따라 변화해 왔다. 19세기에는 동물 전시장으로 주로 역할하였으며, 20세기에는 동물 공원의 형태로 바뀌었다. 21세기에는 종 보전 센터의 기능을 수행하며, 동물원은 서식지외보전 기관으로서 종 보전을 주요 목표로 삼아 운영하고 있다. 일부 민간 동물원은 영리를 목적으로 운영되기도 하지만, 대부분의 동물원은 종 보전을 중심으로 활동하고 있다.
국제적으로 동물원 및 수족관 협회가 존재하여 동물 관리, 보존, 교육, 연구 등을 위한 표준과 지침을 설정하고 회원 기관 간의 협력을 촉진하고 있다. 주요 협회로는 미국의 AZA[Association of Zoos and Aquariums, 1924년 설립], 영국의 BIAZA[British and Irish Association of Zoos and Aquariums, 1966년 설립], 유럽의 EAZA[European Association of Zoos and Aquaria, 1992년 설립], 일본의 JAZA[Japanese Association of Zoos and Aquariums, 1939년 설립], 한국의 KAZA[Korean Association of Zoos and Aquariums, 1995년 설립] 등이 있다.
과거 동물원의 초기에는 동물복지에 대한 개념이 부족하였다. 현대에는 동물원의 동물복지를 고려하여 사육장 설계와 동물의 권장 면적에 대한 지침이 마련되어 있다. 한국에서도 「동물보호법」이 제정되어 동물의 권리를 보호하는 방향으로 발전하고 있다. 동물의 구분은 소유 여부에 따라 비야생동물과 야생동물로 나누어 문화유산으로서 규율하고 있다.
동물 보호에 관련한 역사적 사례로는, 13세기 몽골에서 야생동물 보호를 위한 최초의 법이 제정된 예가 있다. 1635년 아일랜드에서 쟁기질에 반대하여 살아 있는 양의 털을 뽑는 것을 금지한 법이 제정되었고, 1824년 영국에서 동물학대방지협회[SPCA]가 설립되었다. 1835년에는 영국에서 동물 보호를 위한 최초의 국가 법인 「동물학대법」이 제정되었으며, 1967년에는 영국에서 농장동물복지자문위원회가 설립되어 나중에 농장동물복지위원회로 발전하였다.
현대에는 세계적으로 동물 보호 관련법이 강화되고 있으며, 영국의 동물복지위원회는 동물복지의 기본을 다음과 같이 다섯 가지로 정의한다. ①배고픔과 갈증으로부터의 자유, ②불편함으로부터의 자유, ③통증, 상처 및 질병으로부터의 자유, ④자연 행동을 표현할 자유, ⑤불안 및 스트레스로부터의 자유. 이 기준은 야생동물은 물론 가축 동물, 반려동물에까지 적용된다.
동물원에 있는 동물들을 ‘동물원 동물’이라고 표현하기도 하지만, 동물원의 기능과 역할에 비추어 볼 때 동물원에 보유 중인 동물들은 야생동물로 표현하는 것이 적절하다. 동물원은 야생에서 멸종위기에 처한 동물들을 서식지에 방사하거나, 멸종한 종을 보유하여 번식 후 서식지에 방사하는 등의 역할을 한다. 대표적인 사례로는 몽골야생말의 방사이다. 당시 몽골야생말은 야생에서 완전히 멸종되었으나, 다행히 유럽의 몇몇 동물원에서 보유하고 있었다. 그 개체들을 번식시켜 몽골에 방사하여, 현재는 야생에서 멸종위기 상황을 극복한 상태이다.