Основан в 1752 императором Францем I Лотарингским и его супругой Марией Терезией. При его сыне императоре Иосифе II были организованы специальные экспедиции в Африку и в Америку, значительно пополнившие коллекцию зоопарка. С 1828 в зоопарке содержатся жирафы. К началу Первой мировой войны в зоопарке содержалось свыше 3, 5 тыс различных животных. По свержении династии Габсбургов (1918), зоопарк перешел в собственность австрийского государства, а в 1992 приватизирован. В феврале 1945, в конце Второй мировой войны, зоопарк подвергся массированной бомбардировке союзников, большинство животных погибло. Ушли годы на восстановление зоопарка. После приватизации началось его интенсивное развитие, новое руководство зоопарка стало уделять большее внимание развитию новых направлений. В 2004 в зоопарке был открыт Поляриум (павильон для животных-обитателей Арктики и Антарктики).
Шенбруннский зоопарк один из немногих, где содержатся большие панды (бамбуковые медведи). Зоопарк знаменит также своим тропическим павильоном, где воспроизведена природа тропических лесов Амазонки, и аквариумом, воспроизводящим флору и фауна Амазонки в период половодья.
В коллекции зоопарка насчитывается приблизительно 500 видов.