Этап №1: Зоологический сектор Казахстанского филиала Академии наук СССР
Сергей Иванович Снигиревский
1932–1934
Кандидат биологических наук
Леонид Михайлович Шульпин
1934–1935
Кандидат биологических наук
Алексей Андреевич Бялыницкий-Бируля
1935–1936
Член-корреспондент АН СССР, доктор биологических наук,
Александр Васильевич Афанасьев
1938–1943
Доктор биологических наук
Этап №2: Институт зоологии КазССР
Валентин Александрович Догель
1943–1946
Член-корреспондент АН СССР, доктор биологических наук, профессор. Первый директор Института зоологии
Аркадий Андреевич Целищев
1946–1950
Доктор биологических наук, профессор
Илларион Григорьевич Галузо
1951–1967
Академик АН КазССР, доктор биологических наук, профессор
Аркадий Александрович Слудский
1967–1971
Член-корреспондент АН КазССР, доктор биологических наук, профессор
Евгений Васильевич Гвоздев
1971–1988
Академик АН КазССР, доктор биологических наук, профессор
Анатолий Михайлович Дубицкий
1989–1991
Доктор биологических наук, профессор
Этап №3: Институт зоологии КН МНВО РК
Турганбай Нурланович Досжанов
1991–1994
Член-корреспондент НАН РК (позже академик), доктор биологических наук, профессор
Аманкул Бекенович Бекенов
1995–2003
Доктор биологических наук, профессор
Мелдебеков Алихан Мелдебекович
2003–2008, 2008–2013, 2013–2017
Академик НАН РК, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Блок Шайкенович Шайкенов
2008
Доктор биологических наук
Сулейменов Маратбек Жаксыбекович
2018
Кандидат ветеринарных наук, профессор
Роман Васильевич Ященко
2013, с 2018 г. по настоящее время
Доктор биологических наук