Znajduje się w Nikolaev na placu. N. Leontowicza.

Zgodnie z wynikami pracy zoo jako pierwsze z ogrodów zoologicznych Ukrainy w 1993 roku zostało przyjęte do Europejskiego Stowarzyszenia Ogrodów Zoologicznych i Akwariów (EAZA). Zoo bierze udział w 18 Europejskich Programach Hodowli Gatunków Rzadkich (EEP), jest członkiem Euroazjatyckiego Regionalnego Stowarzyszenia Ogrodów Zoologicznych i Akwariów (EARAZA) oraz Międzynarodowego Systemu Rejestru Zwierząt (ISIS). W maju 2003 r. Mikołajowski Ogród Zoologiczny był pierwszym ogrodem zoologicznym na Ukrainie, który został przyjęty do Światowego Stowarzyszenia Ogrodów Zoologicznych i Akwariów (WAZA).
26 kwietnia 1901 Burmistrz Nikołaj Pawłowicz Leontovich założył swoją prywatną kolekcję, która znajdowała się w jego domu. Kolekcja Leontovich była szeroko znana w Rosji i Europie. Akwarium posiadało elektryczne kompresory i grzałki. Ryby trzymano w 75 akwariach. Zbiór obejmował około 50 gatunków ryb i płazów, ponad 1000 okazów. Nikołaj Leontovich stale publikował artykuły na temat akwarystyki, był aktywnym członkiem stowarzyszenia miłośników przyrody w Nikołajewie. W 1918 roku kolekcja Leontovicha została upaństwowiona, a on sam został mianowany pierwszym dyrektorem Akwarium Państwowego.

Z dużymi stratami Akwarium przetrwało wojnę domową. 25 czerwca 1922 r. odbyło się drugie uroczyste otwarcie Akwarium Państwowego im. Nikołajewa. W tym roku odwiedziło ją około 40 tysięcy osób. Wizyta była bezpłatna. Akwarium Państwowe Nikołajewa do 1923 r. utrzymywane było przez miejscową edukację publiczną, następnie przekazano je do budżetu państwa, a od marca 1934 r. do budżetu miasta.
W 1925 r. otwarto w Akwarium dział zoologiczny, który stał się znany jako Akwarium-Zoo. Z Askania-Nowej sprowadzono żubry, wielbłądy, jaki, jelenie, muflony i strusie. Specjalnie dla zoo zakupiono niedźwiedzie, wilki, lisy, małpy. Terytorium zostało zwiększone do 0,75 ha. Wybudowano wybiegi dla kopytnych, klatki drapieżników, założono park. W 1928 r. personel zoo liczył 9 osób. W parku mieszkał Nikołaj Leontowicz, jego rodzina i niektórzy pracownicy.

W 1934 r. rozpoczęły się nieuzasadnione represje wobec Leontowicza i jego rodziny. 28 lipca 1937 został aresztowany pod zarzutem powiązań z kontrrewolucyjną inteligencją i przynależności do organizacji oficerskiej. 4 grudnia 1935 r. Fiodor Grigoriewicz Niczikow, który ukończył Odeski Instytut Kształcenia Zawodowego i studia podyplomowe w Odeskim Państwowym Instytucie Naukowo-Biologicznym, przybył do Akwarium-Zoo jako naukowiec. Wraz z przybyciem Fiodora Nichikowa do ZOO praca miała charakter naukowy: zaczęto organizować wykłady, wycieczki i konsultacje.
16 sierpnia 1941 r. do miasta wkroczyły wojska hitlerowskie. Zoo nie zostało ewakuowane. W latach okupacji zoo było otwarte dla zwiedzających. We wrześniu 1942 r. w zoo pracowały 24 osoby. W muzeum zoo przechowywane są autentyczne ówczesne bilety wstępu, wydrukowane w języku ukraińskim i niemieckim.

Od 1948 roku Akwarium-Zoo zostało przemianowane na Zoo im. Nikołajewa. W tym czasie podlegał wojewódzkiemu komitetowi wykonawczemu, wydziałowi oświaty kulturalnej i finansowany był z budżetu województwa. W latach pięćdziesiątych kolekcja zoo została znacznie powiększona. Pojawiły się w nim kuguary, pantera śnieżna, niedźwiedzie polarne, hiena cętkowana, niedźwiedź himalajski. W 1955 r. przywieziono indyjskiego słonia Mary, który został podarowany Nikicie Chruszczowowi przez indyjskiego premiera Jawaharlala Nehru.

W 1970 roku rozpoczęto budowę na nowym terenie. Pieniądze jak zwykle nie wystarczały, a budowa przebiegała niezwykle ociężale. Niektórzy przywódcy miast uważali, że łatwiej będzie zamknąć zoo. Ale od 1974 roku zoo zaczęto budować metodą ludową.
W dniach 7-10 września 2001 w ZOO odbyła się Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Praktyczna. Hasło ZOO „Tylko wspólnym wysiłkiem uratujemy świat dzikich zwierząt” stało się jego nazwą i motywem przewodnim. W konferencji wzięło udział ponad 60 osób z 29 ogrodów zoologicznych z 10 krajów. 9 września 2001 r. odbyło się uroczyste otwarcie nowego placu i pomnika założyciela zoo Nikołaja Pawłowicza Leontowicza. Autorami pomnika są Inna, Yuri i Viktor Makushin.

Od 1988 roku zoo posiada muzeum swojej historii. Materiały do ​​stworzenia zaczęto gromadzić na początku lat 80. XX wieku. W muzeum prezentowane są dokumenty, fotografie, rzeczy osobiste Nikołaja Leontowicza, Fiodora Nichikowa, wspomnienia pracowników, kolekcja czaszek i wypchanych zwierząt, które kiedyś mieszkały w zoo, kolekcja jajek, mapy i przewodniki innych ogrodów zoologicznych.
W 2003 roku Ukraina była gospodarzem konkursu 100 Najlepszych Towarów i Usług pod kątem jakości produktów. Konkurs odbył się pod patronatem Prezydenta Ukrainy Leonida Kuczmy oraz Gabinetu Ministrów. Zgodnie z wynikami etapu narodowego zoo w Mikołajowie zostało uznane za zwycięzcę w nominacji „Serwis” z przyznaniem państwowego znaku jakości. Uroczystość wręczenia nagród odbyła się 15 marca 2004 roku w Pałacu Narodowym „Ukraina” w Kijowie.