Năm 1914,  vào thời kỳ bị Nhật cai trị Đài Loan, gia tộc Đại Giang (Ōe) Nhật Bản đã mở một địa điểm tại núi Viên Sơn để mọi người vào tham quan động vật, ngắm hoa và cây cối. Vào năm tiếp theo, ăn phòng Đài Bắc của chính phủ Nhật Bản đã mua lại khu này và xây dựng nó thành vườn thú quốc gia. Năm 1916, vườn thú chính thức hoạt động, đây là nguồn gốc thành lập của sở thú Đài Bắc. Năm 1986, do địa điểm ban đầu ở núi Viên Sơn không thể mở rộng thêm, sở thú đã được chuyển đến Mộc Sách thuộc khu Văn Sơn, thành phố Đài Bắc. 

Sau khi Sở thú Đài Bắc được chuyển đến Mộc Sách, tổng diện tích ban đầu của nó là 182 ha. Sau đó do xây dựng trạm Metro sở thú Đài Bắc và đường cao tốc số 3 nên một phần đất đã được chuyển nhượng. Hiện tại diện tích vẫn còn rộng 165 ha, trong đó đã khai phá và sử dụng gần 100 ha, đây là sở thú lớn nhất Đài Loan. Bên trong sở thú gồm 8 khu vực triển lãm ngoài trời, 6 phòng triển lãm trong nhà , 2 khu vực dạy học về giáo dục môi trường. Toàn bộ sở thú được bao bọc bởi rừng thứ sinh tự nhiên, là nơi để nghỉ dưỡng được hình thành bởi sự kết hợp của cảnh quan thiên nhiên và hệ sinh thái đặc sắc. Điểm đặc sắc nhất của toàn bộ sở thú là cách bố trí môi trường trưng bày được áp dụng “phương pháp trưng bày theo sinh thái địa lý”, dựa theo môi trường sống nguyên thủy của động vật để bố trí cho môi trường mới hiện tại, giúp cho động vật thoát khỏi sự xiềng xích, có không gian sinh hoạt tự do, tạo ra môi trường sống gần giống với môi trường sống của động vật, để chúng không cần phải thay đổi thói quen sinh hoạt, đồng thời cũng để du khách hiểu hơn về động vật. Đây là 1 sở thú có đầy đủ chức năng từ giáo dục, nghiên cứu, bảo vệ động vật đến nơi để vui chơi giải trí.