Pierwotnie ZOO powstało jako tzw. Sad Górniczy w Ostravie, w dzielnicy Kunčičky w 1948 roku. Służył on do celów rekreacyjnych, były w nim scena, parkiet taneczny, piaskownica i brodzik dla dzieci. Były tam także obiekty sportowe, takie jak korty tenisowe, boisko do siatkówki i koszykówki. W 1949 roku z inicjatywy Bohumila Vítka postanowiono utworzyć w tym miejscu ogród zoologiczny. Jego pierwszymi mieszkańcami byli kozioł, dwie sarny i pięć bażantów. Niedługo zamieszkały tu także pawie, a po ukończeniu woliery zadomowiły się inne ptaki. Jednak oficjalna data powstaania ostrawskiego ZOO to 26 października 1951 roku. W tym dniu został zatwierdzony pierwszy akt powstania. W 1953 kierownikiem ZOO został Bohumil Vítek.

Od samego początku ZOO borykało się z problemami okresu powojennego. Materiały budowlane pochodziły z rozbiórek bądź z darowizn. Brakowało żywności, m.in paszy dla zwierząt. Tą niejednokronie zaoferowało Zoo w Bratysławie. W tym czasie najcennieszym okazem w zoo był słoń indysjki Pepik, którego zoo otrzymało od praskiego ZOO w 1956 roku.

W tym samym czasie szukano nowej lokalizacji na budowę nowego ZOO. Propozycjami były teren Wielkiego Ostrawskiego Lasu, tzn. Stromovky w dzielnicy Slezská Ostrava, Bielski las (Bělský les) oraz Radvanice i Vřesina. Wybór padł na Las Ostrawski, głównie ze względu na ciekawy teren i bogatą roślinnośćleśną. Budowę rozpoczęto w 1956 roku. Po 4 latach zwierzęta ze starego miejsca zostały przeniesione na nowe miejsce. Mieszkały jednak w bardzo prowizorycznych warunkach. Ogród został otwarty 1 maja 1960 roku, jednak większa część była jeszcze w budowie. Zimą zwierzęta zostały przeniesione do ocieplonego budynku, a Zoo zostało zamknięte dla zwiedzających aż do wiosny.

Podobnie jak w poprzednim miejscu, większość prac została wykonana przez wolontariuszy, obywateli, młodzież szkolną i lokalnych przedsiębiorców. ZOO ze względu na trudną sytuację finansową zatrudniało głównie emerytów i pracowników czasowych.W tym okresie powstała aktualna ścieżka dla zwiedzajacych oraz podstawowe budynki zapewniające funkcjonowanie ZOO. Powstała również większość głównych ekspozycji i pawilonów, m.in niedźwiedzi, małp, słoni i drapieżników. Większość ekspozycji funkcjonuje do dnia dzisiejszego.

W latach 60-tych w ZOO pojawiły się nowe gatunki zwierząt: niedźwiedź polarny, suhak, aligator amerykański, flamingi i szympansy: "Lumba", "Numba" i "Peggy". W 1965 roku do ZOO trafił słoń afrykański z praskiego ZOO, jednak zdechł on 3 lata później. Koniec lat 60-tych to przybycie słonia indyjskiego "Sonia", samica hipopotama "Roza", samiec hipopotama "Honza".

W latach 70-tych intensywnie inwestowano w infastrukturę. Otworzono nowy parking oraz restaurację dla odwiedzających. Zbudowano miejsce chowu i zimowsko dla ptaków. W 1975 otwarto pawilon hipopotamów. Opuszczone miejsce przekształcono na pomieszczenie dla tapirów i kapibar, obecnie znajduje się tam ekspozycja nocna. Z tej dekady pochodzi także pierwsze ZOO dla dzieci i ekspozycja gibonów (obecnie hodowla lemurów). Powstały także wa wybiegi dla afrykańskich zwierzat kopytnych. Hodowano tam lamy, wielbłądy i kułany.

Lata 70-te są znamienne jeśli chodzi o profilowanie chowu w ZOO i wyraźną poprawę składu hodowanych zwierząt. W ostrawskim ZOO po raz pierwszy pojawiły się nosorożce tęponose, jelenie Milu, jelenie Elda, zebry Grevy'ego, koczkodany Diana, lamparty amurskie, kułany, tapiry malajskie czy tygrysy sumatrzańskie. Był to złoty okres ostrawskiego ZOO, którym ZOO cieszyło także w kolejnej dekadzie. W roku 1972 przybyło dużo zwierząt z ówczesnego ZSRR. Nowymi nabytkami były m.in. para młodych niedźwiedzi polarnych "Fram" i "Vega", trzy łosie i trzy wielbłądy dwugarbne. Niedźwiedzica "Vega" dożyła godnych podziwu 34 lat, i kiedy zmarła w 2006 roku, kierownictwo ostrawskiego ZOO ze względu na warunki wybiegu niedźwiedzi postanowiło nie odnawiać hodowli niedźwiedzi polarnych.

W 1974 roku ZOO wzbogaciło się o nosorożce tęponose "Natal" i "Dinah" pochodzące z Republiki Południowej Afryki. Nosorożec "Natal" żyje do dziś w ZOO Dvůr Králové, "Dinah" zmarła w 2008 roku. Oba nosorożce od początku były hodowane w nieodpowiednich warunkach i właśnie z tego powodu się nie rozmnożyły. Odejście "Natala" do ZOO Dvůr Králové w 2010 roku oznaczało zakończenie hodowli nosorożców w Ostrawskim Ogrodzie Zoologicznym.

W latach 80-tych ustał rozwój ZOO. Nowych gatunków było dużo mniej niż w poprzednich dekadach. Pojawiły się niedźwiedź syryjski, binturongi i orangutany. Największą atrakcją ZOO w tej dekadzie był samiec orangutana "Bimbo". Po 12 latach obecności w ZOO został przeniesiony do innego ogrodu.

Początek kolejnej dekady to prawie całkowite zaprzestanie inwestycji. Pomniejszyła się także kolekcja zwierząt m.in słoni. Dopiero pod koniec dekady sytuacja zaczęła się stabilizować i ZOO znowu zaczęło się rozrastać. Pojawiły się nowe woliery ptaków, papug oraz ekspozycja rysi i jeleni. Nowe okazy jakie zamieszkały w Ostravie to rysie kanadyjskie i siki wietnamskie. Powiększyła się hodowla papug i ptaków blaszkodziobych. W 1996 roku ZOO przyjęto do Europejskiego Stowarzyszenia Ogrodów Zoologicznych i Akwariów (EAZA).

W 2000 roku powstał nowy wybieg dla lwów i miejsce do zimowania dla flamingów. Przełomowym wydarzenie była budowa i otwarcie pawilonu słoni. ZOO przyjęto także do Światowego Stowarzyszenie Ogrodów Zoologicznych i Akwariów (WAZA). Dzięki pomocy finansowej zostały dokończone nowe ekspozycje kuców i osłów oraz woliery dla ptaków, a także ekspozycja żurawi i pandy małej.

W 2005 roku otwarto ścieżki botaniczne, ZOO zaczęło służyć także jako ogród botaniczny. Koniec dekady to otwarcie ekspozycji dla niedźwiedzi i hulmanów oraz nowego ZOO dla dzieci. W tym czasie zakończone jednak hodowlę niektórych gatównków zwierząt m.in pumy, jaguarów, niedźwiedzi polarnych czy nosorożców.