從1955到1975的20年間，北京動物園取得了壹定的發展，先後建成了大象館、獅虎山、獼猴館、猩猩館、海洋動物館、兩棲爬行動物館等。其中獅虎山、猩猩館、兩棲爬行動物館等場館沿用至今，成為北京動物園的標誌性建築。1958年9月，經北京市城市規劃管理局批準，根據動物園發展規劃，長河背21公頃土地被征用。
北京動物園先後飼養和展出了毛冠鹿、秘魯企鵝、西裏伯斯水牛、華南虎、北美麝牛、亞洲象、日本瞪羚、智利火烈鳥、美洲海貍、白犀牛、麋鹿、暹羅鱷、中美洲貘、加勒比牛、白唇鹿、阿拉伯狒狒和山魈。
1960成立北京動物園科技委員會，由北京市相關單位專家組成。* * * 67人，本園21人。由於重視動物的科學飼養，加強管理，重視動物疾病的防治，許多珍稀野生動物很快適應了人工飼養環境，實現了繁殖。50年代飼養的珍稀動物有東北虎、黑貂、金貓、綠孔雀、非洲獅、水獺、河馬、鴯鶓、斑馬、白鷴等。在科普宣傳工作中，除了利用動物說明板、宣傳櫥窗等方式普及野生動物知識外，還編制印刷了《東北虎》、《水禽》兩個系列叢書，繪制了導遊圖和觀光圖。
20世紀60年代初，與國際和國內動物園的動物交流仍很頻繁。野駱駝、冠鹿、猩猩、褐馬雞、秘魯企鵝和西裏伯斯水牛都是這壹時期獲得的珍稀動物，在中國首次展出。科學研究取得了豐碩成果。“國寶”大熊貓於1955年首次在園內展出，1963年繁殖成功。華南虎、金絲猴、白唇鹿、小熊貓、白熊、阿拉伯狒狒、黑犀牛等珍貴動物也實現了繁衍。
上世紀60年代初，中國遭受了三年的自然災害，園區的基本建設也受到了影響。只有壹個動物館建於上世紀60年代，即海獅館，1960開工，1964竣工，投資7.5萬元，建築面積150平方米，運動場地面積900平方米。從舊房子重建壹個鳥舍。1965年，首都體育館建成時，在公園西側占地約4公頃。1966由於首都體育館籌備，園區外占用了農場。經北京市規劃局和相關單位批準，在十三陵地區征用了2.3公頃土地用於建設農場。