Vườn thú Hà Nội còn có tên là Vườn thú Thủ Lệ hay Công viên Thủ Lệ, cách trung tâm thành phố khoảng 5km về phía tây, góc đường Kim Mã, Cầu Giấy, đường Bưởi, Đào Tấn và phố Nguyễn Văn Ngọc, giáp khách sạn Daewoo. Vườn thú được xây dựng từ năm 1975, đến năm 1976 thì hoàn thiện.

Vườn thú Hà Nội nằm trên địa phận làng Thủ Lệ, một làng cổ có từ thời nhà Lý (thế kỷ 11). Sự tích làng này gắn liền với sự tích Thánh Linh Lang, được thờ trong ngôi đền Voi Phục, ngay cổng phía tây Vườn thú. Vì vậy, khu vực này không chỉ là điểm vui chơi giải trí mà còn là một di tích lịch sử, một địa điểm tín ngưỡng của nhân dân Hà Nội.

Với diện tích khoảng 29 ha, Vườn thú được xây dựng trên một địa hình khá đẹp: có hồ và những gờ đất chạy dài trên bờ hồ như bầy rồng, rắn đuổi nhau; núi Bò, đền Voi Phục dưới bóng si rậm rạp, chứa đựng bao huyền thoại. Các công trình xây dựng trong Vườn thú có qui mô nhỏ, chiều cao và mật độ xây dựng thấp, kiến trúc hài hoà với cây xanh, mặt nước…

Vườn thú Thủ Lệ được chia làm nhiều khu: Khu bò sát nuôi rắn, kỳ đà, cá sấu… Khu này nằm trên dải đất có hồ nước, tạo nên những hang thích hợp với đời sống từng loài. Khu chim chóc có công, trĩ, uyên ương, hạc, cò, sếu, các loài chim hót như họa mi, khướu… Khu này chạy dài trên lối vào đền Voi Phục. Khu thú dữ gồm hổ, báo, sư tử, gấu… với một hệ thống chuồng giống kiểu hang động. Phần phía bắc công viên là vườn cây rộng để nuôi hàng trăm loài thú móng guốc như hươu, nai, dê,... Chuồng xây có chừa khoảng trống phía trước để các con thú đi lại, tạo một phong cách gần gũi với thiên nhiên cho các loài thú.

Trước khi Vườn thú Hà Nội hoàn thành, thú được nuôi tại Vườn Bách Thảo Hà Nội. Năm 1975, Vườn thú tiếp nhận số động vật từ Bách Thảo chuyển tới với chỉ có 30 loài và gần 300 cá thể. Trong đó, chủ yếu là đàn hươu, nai, 4 con voi, 2 hổ, 2 báo hoa mai... và một số chim thú, bò sát nhỏ khác.

Từ năm 1993, Vườn thú gia nhập Hiệp hội các Vườn thú Đông Nam Á (SEAZA) và mở rộng mối quan hệ hợp tác với các Vườn thú và Tổ chức bảo tồn Quốc tế như WWF (Quỹ Quốc tế bảo vệ thiên nhiên), WPA (Bảo tồn chim Trĩ Thế giới)... Một số loài thú ngoại nhập được trao đổi với các Vườn như: Hổ Amua, Ngựa hoang, Đà điểu Châu Phi, Châu Mỹ, Đười ươi... đã làm tăng sự sinh động về loài trưng bày, thu hút khách thăm vườn.

Qua từng năm bảo tồn, sưu tầm, chăn nuôi, nhân giống..., Vườn thú đã có hơn 40 loài đặc hữu quý hiếm nằm trong danh sách đỏ của Việt Nam như: Hổ Đông Dương, Báo gấm, Beo lửa, Cầy vằn, Báo hoa mai, Gà lôi lam đuôi trắng, các loại chim họ Trĩ, cá cóc Tam Đảo...

Trong đàn động vật trưng bày có nhiều loài mang ý nghĩa lịch sử rất được khách tham quan trân trọng như: Đôi sếu Nhật Bản - quà tặng của thủ tướng Kim Nhật Thành (CHDCND Triều Tiên) với Bác Hồ từ năm 1960 đến nay vẫn tồn tại; đôi trăn của Đại tướng Võ Nguyên Giáp; Nai Viên Chăn của Thủ tướng Phạm Văn Đồng; Cầy mực, cá sấu của Trung tướng Tư lệnh bộ đội Trường Sơn - Đình Đức Thiện... tặng Vườn thú trưng bày cho dân xem, để lại dấu ấn trong lịch sử phát triển Vườn thú.

Từ chỗ ban đầu chỉ có 3 khu vực, 5 điểm trưng bày với diện tích khiêm tốn 1.350m², đến nay Vườn thú đã có 6 khu vực bảo tồn, 47 điểm trưng bày và tổng diện tích chuồng nuôi động vật 12.800m². So với thời kỳ đầu thành lập Vườn, số loài động vật tăng gấp 3 lần, số cá thể tăng gấp 2 lần. Hiện nay Vườn thú Thủ Lệ đã có gần 600 cá thể thuộc hơn 100 loài bao gồm: 35 loài thú, 50 loài chim, 5 loài bò sát lưỡng cư, 40 loài cá nước mặn.

Vườn thú Thủ Lệ không chỉ có chức năng vui chơi giải trí mà còn có khu cây xanh, góp phần cải thiện môi trường, khí hậu cho khu vực và thành phố. Ngoài 20,4 ha trong khuôn viên Vườn thú được nâng cấp về cây xanh, vườn hoa, bãi cỏ, từ năm 1993 đến nay, Vườn thú còn duy trì và quản lý khoảng hơn 100.000 m² thảm cỏ, hơn 3000 m² bồn hoa, gần 4000 cây bóng mát và hàng nghìn mét vuông hàng rào cây cảnh, mảng cây cảnh..., trở thành lá phổi xanh của thành phố.

Khu vui chơi thiếu nhi kết hợp trong khu cây xanh có các trò chơi như bập bênh, đu quay, cầu trượt, vày cát… Trong Vườn thú có rạp xiếc nhỏ dành cho trẻ em gồm có: xiếc khỉ, xiếc chó và xiếc cá sấu. Trong các khu cây xanh còn xây dựng thêm các công trình phục vụ như nhà nghỉ chân, chòi trú mưa nắng, quầy lưu niệm, quán giải khát...

Ngoài ra, ở đây còn bố trí thêm cầu đi bộ qua hồ nối từ Vườn thú chính sang đảo và từ đảo sang khu di tích để thuận tiện đi lại cho khách tham quan. Khu đảo là khu vực cây xanh yên tĩnh để du khách nghỉ ngơi, ngắm cảnh, có đan xen một số chuồng thú nhỏ.

Mỗi năm Vườn thú Thủ Lệ đón khoảng 1,5 đến 2 triệu lượt khách du lịch. Đặc biệt vào những ngày nghỉ cuối tuần hay dịp lễ tết, Vườn thú đón tiếp hàng ngàn lượt khách đến tham quan và dạo chơi thư giãn. Trẻ em đặc biệt thích thú khi được bố mẹ dẫn đi xem những loài thú như trong truyện cổ tích và chơi các trò chơi lôi cuốn, hấp dẫn trong Vườn thú. Vườn thú Thủ Lệ đã trở thành một địa chỉ quen thuộc của người dân Hà Nội mỗi dịp cuối tuần và là một trong những điểm đến khó có thể bỏ qua của du khách khi về với Thủ đô.