Neben Ex-situ- und In-situ-Artenschutz, Bildung und naturnaher Erholung gehört auch die Forschung seit jeher zu den vier wichtigsten Aufgaben wissenschaftlich geführter Zoos.
Viele Forschungsgruppen nutzen die Vorteile der in Zoos gehaltenen Individuen:
Tiere im Zoo sind - im Gegensatz zu den meisten wildlebenden Populationen - an den Menschen gewöhnt.Alter, Verwandtschaftsverhältnisse oder Krankengeschichte der zu erforschenden Tiere ist bekannt.Auch ist es im Zoo (meist) möglich an verschiedene biologische Proben (z.B. Speichel, Haare, Kot, Blut) zu gelangen.In viele Forschungsprojekte fließen die über Jahrzehnte gesammelten Datendokumentationen ein.Auch die Erfahrungen der Mitarbeitenden und das Wissen über die Zootiere sind regelmäßig Bestandteil von Studien.Angewandte Forschung unter solch kontrollierten Bedingungen hilft sowohl der Verbesserung der Zootierhaltung als auch den Tieren in der Natur und ist somit von großer Bedeutung für den Artenschutz. Auch für die bedeutsame Grundlagenforschung können Zoos wertvolle Erkenntnisse liefern.