Der Artenschutz zählt neben der Erholung, Bildung und Forschung zu einer der wichtigsten Aufgaben eines modernen und wissenschaftlich geleiteten Zoos. Die Erhaltung und Zucht bedrohter Tierarten gilt für viele Zoos bereits als Selbstverständlichkeit und ist Grundlage für ihre Existenz.

Prinzipiell werden zwei verschiedene Typen von Artenschutz im Zoo unterschieden. Unter den sogenannten ex situ Maßnahmen versteht man Schutzbemühungen außerhalb des natürlichen Lebensraumes. Darunter fallen die Zucht von bedrohten Arten im Zoo und der Aufbau einer gesunden Population in Menschenhand. Die Zucht von seltenen und bedrohten Arten wird zudem international über koordinierte Zuchtbücher wie das Europäische Erhaltungszuchtprogramm (EEP) oder das Europäische Zuchtbuch (ESB) organisiert. Diese Maßnahmen sind jedoch oft nur der erste Schritt im Artenschutz. Als zweiter Schritt folgen oft in situ Maßnahmen. Hierbei steht vor allem der Schutz der Arten in ihrem natürlichen Lebensraum im Vordergrund. Dazu gehören Wiederauswilderungen und Ansiedlungen, Unterstützung von Aufklärungs- und Forschungsarbeit vor Ort und aktiver Schutz des Lebensraums. Besonders dem letzten Punkt kommt heute die größte Bedeutung zu. Die meisten Tierarten sind durch das Verschwinden ihres Lebensraumes gefährdet. Ein Erhalt der Arten in freier Wildbahn kann deshalb nur Erfolg haben, wenn neben der Erhaltungszucht in Menschenhand auch der Lebensraum aktiv geschützt wird. Hier dienen oft beliebte Tiere wie Orang-Utans oder Tiger als Symbole und Stellvertreter für den Schutz ganzer Biotope und Ökosysteme. Solche Tiere werden deshalb auch als Flagschiffarten bezeichnet.

Für die Zoos steht daher nicht nur der Artenschutz im Mittelpunkt. Vielmehr engagieren sich Zoos im Natur- und Umweltschutz. Dabei geht dieser Aufgabenbereich oft einher mit den beiden Aufgabenbereichen Forschung und Bildung. Vor allem über den Aspekt Bildung wird im Zoo versucht, die Besucher für Naturschutz zu sensibilisieren.