Зоологический музей основан в 1887г., когда началось поступление фондового материала. В основу легли сборы животных Северного Ледовитого океана, произведенные экспедицией известного полярного исследователя и ученого Нильса Адольфа Эрика Норденшельда во время сквозного плавания из Атлантического в Тихий океан на пароходе «Вега». За это беспримерное плавание и изучение северных морей он был удостоен высшей награды Русского Географического общества – Золотой константиновской медали. Высшей ценностью отличалась и пожертвованная музею серийная научная коллекция шкурок птиц из Кульджи и Семиречья генералом - губернатором степного края России Герасимом Алексеевичем Колпаковским, а также пожертвованная Санкт-Петербургским меценатом Сидоровым коллекция бабочек из Скандинавии и окрестностей Санкт-Петербурга.

Одновременно под руководством первого сибирского профессора зоологии Н.Ф.Кащенко, было положено начало сибирским сборам, в классическом для зоологических музеев варианте, с эпицентром сборов в районе Томска. Так была заложена основа крупнейшего азиатского собрания животных в научных коллекционных фондах России. Сейчас основу собрания составляют коллекции с территории Западной Сибири, Алтая, Казахстана и Монголии, а также некоторых мест Восточной Сибири и Приморья. Со временем возрастает и ценность собрания животных с других континентов Земли, за счет глобально редких видов как, например, гаттерии, киви, совиного попугая, сатира и др., которая есть в коллекции музея.

Материалы музея
Материалы музея в значительном объеме использованы в монографиях: И.П.Лаптева «Млекопитающие таежной зоны Западной Сибири» (1958 г.), H.Iohansen «Die Vogelfauna Westsibiriens» (1943-1961), А.М.Гынгазова и С.П. Миловидова «Орнитофауна Западно-Сибирской равнины» (1977), С.У.Строгонова «Звери Сибири » (1957) и определителе Б.С.Юдина «Насекомоядные млекопитающие Западной Сибири» (1971), а также в целом ряде диссертационных работ. С работой в музее и с пополнением его фондов в заметном объеме, связаны известные в научных кругах Сибири и России имена профессоров - основателя музея Н.Ф.Кащенко, в последствии академика, орнитологов Г.Э. Иоганзена, датского орнитолога Г.Х. Иогансена, географа Сапожникова, физиолога Кулябко, впервые оживившего сердце умершего человека, И.П. Лаптева – создателя первого в России учебника по охране природы. С деятельностью музея на определенных отрезках своей научной и общественной деятельности были связаны: основатель сибирской школы охотоведов териолог В.Н. Скалон, создатель школы казахстанских териологов А.А.Слуцкий, орнитологов И.А.Долгушин, белорусской – Ф.И. Страутман, бурятской – И.В.Измайлов, киргизской – А.И.Янушевич. Значительную роль сыграл музей в становлении как ученых, многих выпускников Томского университета, таких как ведущий специалист СССР в области изучения насекомоядных Б.С.Юдин (Сибирское отделение РАН), орнитофаунист А.Н.Назаренко (ДВЦ РАН) и других, сумевших внести в клад в развитие зоологии и биологии.

Научная деятельность
Научная деятельность музея и ныне тесно связана с изучением птиц, а также бабочек различных групп. Испытание проходит взятый музеем курс на изучение вопросов содержания и разведения рептилий, амфибий и беспозвоночных, как одного из средств, способных обеспечить интерес населения к природе и возможности выпускникам и студентам работать в зоопарках и других центрах содержания и разведения диких животных. В своей деятельности особый упор делается на изучение миграций птиц на основе кольцевания, мечения и сбора количественных данных, которые могут быть использованы для мониторинга и дистанционного контроля состояния мировых запасов охотничьих птиц на территории Западной Сибири. С таким подходом сопряжено развитие музеем в Сибири популяционной экологии птиц, прежде всего, на основе изучения модельных видов (Parus major, Ficedula hipoleuca, Emberiza aureola, Sterna hirundo).

Второе направление связано с региональным изучением биоразнообразия, как в фаунистическом плане, так и с акцентом на изучение редких и исчезающих животных, выполнением работ по инвентаризации особо ценных угодий и мест их обитания, а также монографического изучения отдельных массовых видов птиц (Turdus pilaris, Hirunda rustica и др.) и в рамках Международной биологической программы «Вид и его продуктивность в ареале». В последнее время в этом направлении развиваются исследования по изучению особенностей периферийных популяций птиц, бабочек и механизмов поддержания их популяционного гомеостаза.