Палеозоология из описательной науки — «служанки» стратиграфической геологии — стала частью З., играющей особенно большую роль в установлении путей эволюции животного мира. Существенное значение в развитии эволюционной палеозоологии имело также возникновение палеоэкологического направления (немецкий учёный О. Абель, советские учёные А. А. Борисяк, Ю. А. Орлов и др.). Разработка новых методов палеозоологические исследования позволила в ряде случаев восстанавливать не только внешний вид, но и внутреннюю организацию ископаемых животных, как это было сделано, например, шведским учёным Э. Стеншьё для некоторых бесчелюстных.
Развитие З. в дореволюционной России и Советском Союзе тесно связано с развитием мировой науки, но имеет и характерные особенности. В 18 в. началось планомерное изучение фауны России, осуществлявшееся путём экспедиций. К числу важнейших работ этого периода относятся, например, исследования Камчатки С. П. Крашенинниковым, Г. В. Стеллером, И. Г. Гмелином в составе экспедиции В. Беринга. Для изучения фауны юга России и Дагестана много было сделано экспедициями С. Г. Гмелина. И. И. Лепёхин изучал животный мир Европейской России и Сибири. Большой вклад в познание отечественной фауны внесли экспедиции и работы П. С. Палласа. К 1-й половине 19 в. относятся экспедиционные исследования К. М. Бэра, охватившие Новую Землю, Финский залив, Чудское озеро, Волгу. К этому же периоду относятся экспедиции А. Ф. Миддендорфа на Кольский полуостров, в Сибирь, на Белое море, в Ферганскую долину. Существенны исследования К. Ф. Кесслера (Петербургский университет) в области ихтиологии. Выдающееся значение имели работы Н. А. Северцова — основателя русской школы экологов.
В 1-й половине 19 в. возникают первые русские научные общества (см. Биологические общества). Географическое общество организует экспедиции Н. М. Пржевальского, А. П. Федченко и П. К. Козлова, которые исследуют ранее почти не изученную фауну Центральной Азии. Положительную роль в развитии З. в России, как и др. биологических наук, сыграли Съезды русских естествоиспытателей и врачей (с 1867 по 1913 состоялось 13 съездов).
Во 2-й половине 19 и начале 20 вв. Начинается изучение морской фауны: работы Н. М. Книповича по Баренцеву, Чёрному, Азовскому и Каспийскому морям, С. А. Зернова по Чёрному морю, К. М. Дерюгина по Баренцеву морю и дальневосточным морям. Развитию зоологических исследований способствовала организация морских и пресноводных биологических станций. Севастопольской (1871) и Соловецкой (1881), на Глубоком (1891) и Бологовском озёрах (Бородинская, 1896).
2-я половина 19 в. в России характеризуется распространением и дальнейшей разработкой дарвинизма. В результате исследований А. О. Ковалевского и И. И. Мечникова, В. В. Заленского, В. Н. Ульянина и др. русская эмбриологическая школа заняла ведущее место в мире. Углубляются исследования в области фаунистики и систематики разных групп животных. Н. В. Насонов в 1911 основал издание серии монографий под общим названием «Фауна России и сопредельных стран» (издание продолжается в советское время под названием «Фауна СССР»).
Публикуются теоретические исследования в области систематики (среди них — работы А. П. Семёнова-Тян-Шанского) и зоогеографии (в т. ч. ряд крупных работ М. А. Мензбира). В конце 19 и начале 20 вв. появляется ряд руководств и учебников, весьма способствовавших распространению и развитию зоологических знаний: «Биологические основы зоологии» (1900) и «Курс сравнительной анатомии позвоночных животных» (1905) В. М. Шимкевича, «Учебник зоологии и сравнительной анатомии» (1905) и «Краткий курс энтомологии» (1890) Н. А. Холодковского, «Учебник зоологии» Н. В. Бобрецкого (1897) и др. В. А. Вагнер начинает исследования по сравнительной зоопсихологии, В. Т. Шевяков работает в области протозоологии.
В дореволюционной России развитие З. (как и др. наук) было сосредоточено преимущественно в немногих университетских городах. Во всей Сибири существовал лишь один центр науки — Томский университет. Роль Академии наук в развитии З. сводилась к работе в области систематики и фаунистики, которую вели в Зоологическом музее в Петербурге (долгие годы его возглавлял Н. В. Насонов) и в т. н. Особой зоологической лаборатории, возглавлявшейся в конце 19 в. А. О. Ковалевским.
После Октябрьской социалистической Революции в СССР возникает много новых научных центров, где ведутся зоологические исследования. В науку внесена плановость; разработка проблем З. подчиняется задачам народно-хозяйственного плана. Быстрыми темпами в университетах (число их с 1917 по 1970 увеличилось в 5 раз) и в др. вузах (педагогических, лесотехнических, с.-х.) осуществляется подготовка кадров зоологов, число которых за годы Советской власти возросло в 8 раз. В системе АН СССР ведущее учреждение — Зоологический институт с Зоомузеем (Ленинград); ряд московских академических институтов: институт эволюционной морфологии и экологии животных им. А. Н. Северцова, Палеонтологический институт, Лаборатория гельминтологии, институт биологии развития, институт океанологии, а также институт биологии внутренних вод (Рыбинское водохранилище), Мурманский морской биологический институт, Биологический институт Сибирского отделения АН СССР (Новосибирск), институт биологии моря (Владивосток), институт экологии растений и животных (Свердловск). В составе АН всех союзных республик имеются зоологические учреждения: институты зоологии (например, на Украине), комплексные институты зоологии и ботаники или институты биологии. Отделы или лаборатории З. входят также в состав всех филиалов АН СССР. Крупный зоологический центр в Москве — Зоологический музей МГУ.
Зоологические исследования морских животных ведутся в системе Всесоюзного научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО) с филиалами. Государственный научно-исследовательский институт озёрного и речного рыбного хозяйства (ГОСНИОРХ) изучает пресноводных животных, Всесоюзный институт защиты растений (ВИЗР) и его периферийные учреждения — насекомых и грызунов — вредителей сельского хозяйства. Важную работу в области З. ведут биостанции, заповедники и заказники, а также кафедры университетов, педагогических и с.-х. вузов. Специальные аспекты З. разрабатываются в системе АМН СССР и медицинских институтов.
Об успехах З. за годы Советской власти свидетельствуют крупные обобщающие сводки и руководства по различным разделам З.: 4 тома коллективного труда «Руководство по зоологии» (под редакцией Л. А. Зенкевича, 1937—51), «Сравнительная анатомия беспозвоночных» В. А. Догеля (т. 1—2, 1938—40), «Основы сравнительной анатомии беспозвоночных» (1944) В. Н. Беклемишева, «Курс зоологии позвоночных животных» Д. Н. Кашкарова и В. В. Станчинского (1935), «Основы общей ихтиологии» Е. К. Суворова (1940), «Курс общей энтомологии» (1949) Б. Н. Шванвича, «Основы сравнительной анатомии позвоночных» (1923) И. И. Шмальгаузена.
Ряд крупных работ советских зоологов посвящен общим вопросам филогении. В их числе монографии Н. А. Ливанова «Пути эволюции животного мира» (1955), Д. М. Федотова «Эволюция и филогения беспозвоночных животных» (1966), И. И. Шмальгаузена «Происхождение наземных позвоночных» (1964), А. В. Иванова «Происхождение многоклеточных животных» (1968). Углублённо изучаются морфо-физиологические закономерности эволюции животного мира. К этой области относятся исследования А. Н. Северцова, Шмальгаузена и их учеников. Особенно важными для понимания закономерностей эволюции животных на уровне тканей явились исследования А. А. Заварзина, разработавшего учение о параллелизме развития гистологических структур, а также работы Н. Г. Хлопина по эволюционой гистологии.
Большой интерес представляют работы П. П. Иванова, предложившего теорию первичной гетерономности метамерных животных. Успехам эмбриологии животных весьма способствовала его монография «Общая и сравнительная эмбриология» (1937), а также работа А. А. Захваткина «Сравнительная эмбриология низших беспозвоночных» (1949). Большое теоретическое и практическое значение имели исследования Б. Л. Астаурова и его школы по экспериментальному партеногенезу у насекомых.