Кафедра зоології була заснована у 1938 році як структурний підрозділ біолого-географічного факультету Харківського державного педагогічного інституту. Першим її завідувачем був доц. Зубко Я.П. В цей період був налагоджений навчально-виховний процес, проводилася науково-експедиційна робота, була сформована стаціонарна база для проведення навчально-польових практик у с. Гайдари, працювала аспірантура. Наприкінці 50-х років факультет разом з кафедрою було розформовано в зв’язку з реорганізацією інституту.
У 1961-1962 рр., після відновлення факультету, цикл зоологічних дисциплін викладався на кафедрі біології (завідувач – доц. Черв’якова П.А.). У 1964 році кафедра зоології почала функціонувати як самостійна структурна одиниця. З 1964 по 1981 рр. кафедру очолював проф. Кропивний О.П. У цей період була створена експозиція зоологічного музею, який зараз носить ім’я проф. Кропивного О.П..
Проф. Кропивний О.П. заснував науковий напрям з еколого-етологічного вивчення складних форм поведінки птахів і ссавців. У творчій співпраці з співробітниками кафедри математики Харківського державного університету та Харківського зоопарку проводилися наукові дослідження із створення математичних моделей поведінки тварин. У 1970 році була відкрита аспірантура за спеціальністю “Зоологія” і в різні роки в ній навчалися аспіранти Харченко Л.П., Надточій Г.С., Ткаченко О.О. та Зіоменко С.К., які потім залишилися працювати на кафедрі викладачами.
З 1982 по 1987 рр. завідувачем кафедри була докт. біол. наук Дейнека Г.М.
Усі часи на кафедрі успішно працює еколого-фауністичний напрям. Доц. Захаренко В.Б. вивчав фауну водних жуків, викл. Дорошенко Є.М. – фауну нематод – паразитів рослин, викл. Ткаченко Є.Д. – фауну коловерток, доц. Кривицький І.О. досліджував орнітофауну.
Сьогодні за цим напрямом працює доц. Максимова Ю.П. (завідувач кафедри з 1987 по 1993 рр.), яка вивчає шкідливу ентомофауну міських паркових насаджень та є провідним в Україні фахівцем з вивчення фауни жуків-златок. Фауністичні комплекси птахів Харківщини – предмет досліджень викл. Зіоменко С.К.
З 1988 року на кафедрі працювала аспірантура за спеціальністю “Ентомологія” під керівництвом проф. Злотіна О.З. (завідувач кафедри з 1993 по 2001 рр.). Аспірантуру під керівництвом проф. Злотіна О.З. успішно закінчили і захистили дисертації більше 20 науковців, переважно випускників природничого факультету університету. Проведені дослідження з розробки теоретичних і експериментальних основ оптимізації промислового розведення комах стали основою для створення на кафедрі наукової школи технічної ентомології. Упродовж декількох років на замовлення МОН України під керівництвом Злотіна О.З. виконується держбюджетна тема “Вивчення механізмів саморегулювання штучних популяцій комах”.
Керівником школи технічної ентомології проф. Злотіним О.З. було опубліковано 380 наукових робіт, серед яких 55 підручників, начальних посібників, тлумачних словників та монографій, отримано більше 30 авторських свідоцтв та патентів. Випускники цієї школи – проф. Бойчук Ю.Д., доц. Маркіна Т.Ю. та доц. Мухіна О.Ю. – працюють зараз викладачами кафедри.
Доц. Маркіна Т.Ю. закінчила докторантуру при кафедрі і працює над дисертаційним дослідженням, присвяченому вивченню механізмів підтримання гомеостазу штучних популяцій комах, розробці теоретичних основ оптимізації структури їх популяцій в умовах техноценозу.
Дослідження доц. Мухіної О.Ю. пов’язані з вивченням механізмів дії біостимуляторів на шовковичного шовкопряда – важливого продуцента натурального шовку.
З 2001 року по теперішній час кафедру очолює проф. Харченко Л.П. Її наукові інтереси пов’язані з вивченням морфо-функціональних особливостей організації травної системи птахів різних трофічних спеціалізацій. За цією темою проф. Харченко Л.П. була підготовлена і захищена в 2007 році докторська дисертація. Робота продовжується у напрямку вивчення найважливіших груп факторів, пов’язаних з особливостями локомоції (польотом), трофікою та кормодобувним стереотипом, які впливали в процесі еволюції на становлення морфологічної організації травної системи птахів; проводяться комплексні анатомічні, гістологічні, ембріональні та біохімічні дослідження травної системи, її особливості у різних груп птахів, зокрема птахів урбанізованих і трансформованих ландшафтів.
З 1995 року під керівництвом проф. Харченко Л.П. працює аспірантура зі спеціальності “Зоологія”. У різні роки в аспірантурі проходили наукову підготовку Чаплигіна А.Б., Коц С.М., Солодун Н.Л., Шматько Л.М. Зараз в аспірантурі навчаються Сігута О.С. та Ликова І.О.
Після захисту дисертації на кафедрі працює доц. Чаплигіна А.Б., яка в сучасний період виконує докторське дослідження орнітофауни як структурного елементу водороздільних біоценозів Північно-Східної України.
Доц. Бугай О.В. займається розробкою навчально-методичного забезпечення, зокрема різнорівневих контрольних завдань, для різних розділів шкільного курсу біології.
Старший викладач Надточій Г.С. проводить дослідження з вирішення проблеми відтворення і збереження біорізноманітності птахів у північно-східних регіонах України. Ці роботи здійснюються у рамках як загальнодержавних, так і міжнародних програм: 1) Міжнародної ІВА програми (Important Bird Area Programme) – території важливі для збереження видового різноманіття та кількісного багатства птахів. Дослідження за цією програмою координуються Українським товариством охорони птахів – офіційним партнером BirdLife International. Здійснюється моніторинг стану орнітофауни на ІВА територіях, що включені до Національного та Європейського списків IBA територій (у 2008 році - “Долина р. Оріль”, “Ізюмська Лука”, “Озеро Лиман”), вивчається стан популяцій рідкісних видів гніздових орнітокомплексів, динаміка сезонних (весняної та осінньої) міграцій птахів на цих територіях, вплив антропогенних факторів на стан біотопів; 2) загальнодержавної програми “Формування національної екологічної мережі України на 2000 - 2015 роки”. Роботи виконуються у творчій співпраці з лабораторією проблем природних територій та об’єктів особливої охорони Інституту екологічних проблем. У рамках програми проводяться експедиції з вивчення біорізноманітності орнітофауни на ключових територіях екомережі в степовій зоні Харківської області (Балаклійський, Ізюмський, Лозівський, Барвінківський, Сахновщинський райони). Опрацьовані матеріали експедиційних досліджень біорізноманіття складових екомережі – екорегіону та екокоридорів загальнодержавного та місцевого значення були покладені в основу друкованого видання “Екологічна мережа Харківської області”.
Кафедра підтримує науково-творчі зв’язки з Інститутами шовківництва, птахівництва та тваринництва УААН, Інститутом зоології НАН України та іншими науковими установами і вищими навчальними закладами м. Харкова, України та Росії.
Навчально-польові практики з зоології студенти проходять на біологічній базі навчально-спортивного табору університету в с. Гайдари Зміївського району, на території національного природного парку “Гомільшанські ліси”.
Лаборантським складом кафедри впродовж багатьох років керує В. Г. Гапонова.
З середини 1960-х років на кафедрі зоології вперше в Україні під керівництвом доц. Кривицького І.О. почалося викладання курсу охорони природи і розгорнулася масова громадська робота з природоохоронного виховання студентської і учнівської молоді, почала працювати дружина з охорони природи, лекторські групи та агітбригада, факультет суспільних професій, започаткована урочиста театралізована посвята в біологи студентів-першокурсників. Сьогодні викладачі кафедри на всіх факультетах викладають курс “Основи екології” і кафедра в університеті є провідним науково-методичним центром з підготовки майбутнього вчителя до еколого-виховної роботи в школі.
Проф. Бойчук Ю.Д. працює над докторським дослідженням “Теоретико-методичні основи формування еколого-валеологічної культури майбутнього вчителя”.
На кафедрі викладаються курси: “Зоологія безхребетних”, “Зоологія хребетних” “Цитологія”, “Мікробіологія з основами вірусології”, “Гістологія з основами ембріології”, “Основи еволюційного вчення”, “Основи наукових досліджень”, “Основи екології”, “Глобальна і регіональна екологія”, “Екологія міста”, “Охорона природи”, “Космічна екологія”, “Екологія людини”, “Зоогеографія”, “Радіобіологія”, “Методика викладання біології у вищій школі”; спецкурси: “Еколого-валеологічна культура майбутнього вчителя” та “Медична ентомологія”.
В умовах сьогодення кафедра плідно працює над розробкою науково-методичних основ удосконалення викладання зоологічних дисциплін у вищій та середній школі. У навчально-виховному процесі активно впроваджуються новітні педагогічні та інформаційні технології, викладачами підготовлена низка підручників та навчальних посібників із зоології хребетних, ентомології та екології.
Для студентів-науковців на кафедрі працює зоологічний гурток, наукові проблемні групи з ентомології, орнітології та мікробіології.
Викладачі кафедри беруть активну участь у проведенні конкурсів-захистів учнівських наукових робіт по секції біології та екології Харківського територіального відділення Малої Академії наук України, обласних конкурсів-захистів учнівських екологічних проектів, організації та проведенні обласної учнівської олімпіади з біології.