Im Südwesten des Großen Gartens liegt der Zoo, der sich u. a. mit der Orang-Utan-Zucht einen Namen gemacht hat. Auf dem 13 ha großen Areal leben rund 2000 Tiere von mehr als 300 Arten, u.a. im Afrikahaus, in der Löwenschlucht oder der Giraffen- und Zebraanlage. Im Tropenhaus (Prof.-Brandes-Haus) sind u.a. seltene Primaten zu Hause. Mit seinen zwei Koalas ist Dresden nach Duisburg erst der zweite deutsche Zoo, der sich der Haltung der australischen Beuteltiere widmet.