Im März 1883 verabschiedete die Legislative des Staates Delaware ein Gesetz zur Gründung des Wilmington Board of Park Commissioners. Zehn unbezahlte Männer wurden in dieses Gremium berufen, um die Parks von Wilmington zu planen und zu bauen. Aus ihren Bemühungen gingen schließlich die Brandywine-, Rockford- und Canby-Parks hervor.
Die Kommissare beauftragten den berühmten Landschaftsarchitekten Frederick Law Olmsted, die besten Plätze für diese Parks zu finden. Er schlug der Stadt vor, Land auf beiden Seiten des Brandywine River zu kaufen.
Auf der anderen Seite des Flusses, wo sich heute der Zoo befindet, lebte ein Ire namens Archibald Rowan. Er stellte das erste bedruckte Tuch in Delaware her. Auf dem Grundstück, auf dem heute der Zoo steht, befand sich ein öffentliches Amphitheater, in dem berühmte Redner ihrer Zeit zu hören waren. Zu ihnen gehörten Daniel Webster, John C. Calhoun und Henry Clay. Es heißt sogar, dass George Washington während der Amerikanischen Revolution seine Truppen auf dem Feld oberhalb des Zoos in der Nähe der Washington Street Bridge versammelte. Im Jahr 1904 trat Dr. James H. Morgan mit der Idee an das Board of Park Commissioners heran, einen Zoo in Wilmington zu gründen. Er konnte einige Tiere stiften, wenn die Kommission die Kosten für die Unterstände und Zäune übernehmen würde. Die Grenzen des Zoos waren ganz anders als heute. Das Hauptgebiet des Zoos war das Gebiet des alten Bärengrabens (gegenüber der heutigen Andenkondor-Ausstellung) und des Hauses für exotische Tiere und erstreckte sich bis zum Fluss. Zur ursprünglichen Sammlung gehörten Enten und Gänse, belgische Hasen, eine Meeresschildkröte und eine Seemöwe.
Das Wohngebiet hinter dem Zoo galt als Washington Heights, und der dortige Bürgerverein half bei der Verwaltung des Zoos. Im Jahr 1905 änderte die Organisation ihren Namen in Wilmington Free Zoological Association, und der Wilmington Zoo war geboren.
Viele Tiere kamen und gingen aus der Zoo-Familie. Zwischen 1921 und 1928 erhielt der Zoo Spenden von elf Elchen, drei Büffeln, zwei Adlern, fünf Affen, Ziegen, zwei Schwarzbären, Enten, Papageien, zwei Waschbären, einem Murmeltier und drei Alligatoren. Im Jahr 1928 wurde die alte Bärengrube zugeschüttet und drei neue Bärenkäfige wurden gebaut. Sie stehen noch heute im Hauptzoo, neben dem Verwaltungsgebäude. In dieser Zeit wurde die Komfortstation (Exotenhaus) in ein Affenhaus mit großen Drahtkäfigen umgewandelt, in denen unter anderem Mangaben, Makaken und Totenkopfäffchen untergebracht waren.
Die nächste große Veränderung erfolgte 1950, als der Verein beschloss, einen Kinderzoo zu bauen. Der Kinderbereich sollte nach einem Märchenbuch-Thema mit Aquarien, kleinen Häusern und einem Vogelschutzgebiet gebaut werden. R.R. Carpenter sammelte Geld, indem er die Einnahmen aus dem Familienabend bei den Baseballspielen der Philadelphia Phillies spendete.
Der erste Spatenstich erfolgte 1952. Der Wilmington Lions Club war ebenfalls ein wichtiger Geldgeber für das Projekt. Es gab elf kleine Gebäude, in deren Mittelpunkt jeweils eine andere Muttergans-Figur stand. Alle Gebäude waren bunt bemalt und beherbergten Nutztiere, die jedes Frühjahr von Bauern aus der Umgebung gespendet wurden. Dieser Bereich befand sich im hinteren Teil des Zoos, wo heute die Wasserschweine und Otter untergebracht sind. Im ersten Jahr des Kinderzoos wurden 46.000 Besucher gezählt. Der Themenbereich blieb bis in die späten 1970er Jahre in seiner ursprünglichen Form erhalten.
Bis 1963 war der Hauptzoo baufällig geworden und musste geschlossen werden, während der Kinderzoo geöffnet blieb. 1971 übernahm New Castle County den Zoo und stellte Hans Rosenberg als Zoodirektor ein. Er erweiterte die Sammlung des Zoos, ließ aber das Affenhaus für die Öffentlichkeit geschlossen, obwohl dort immer noch Tiere untergebracht waren.
Im Jahr 1979 übernahm Tom Skeldon den Platz von Hans Rosenberg und baute die Delaware Zoological Society auf. In dieser Zeit wurde das Verwaltungsgebäude mit Büros und einer Küche gebaut. Die Tigerausstellung wurde an der Stelle eines alten Ententeichs errichtet.
Nancy Falasco wurde 1981 Zoodirektorin. Ursprünglich kam sie 1978 als Zookuratorin zum Zoo. Sie war fast 37 Jahre im Brandywine Zoo tätig, bis sie im April 2013 in den Ruhestand ging.
Ein neuer Masterplan wurde entworfen und umgesetzt. Die alten Kinderzoo-Fassaden wurden abgerissen und neue Exponate wurden entwickelt. Ein nord- und südamerikanisches sowie ein gemäßigtes asiatisches Thema wurde eingeführt. Mit dem Bau der Flussotter-Ausstellung, einer neuen Tierklinik, der Erweiterung der Tiger-Ausstellung, einem neuen Eingangsbereich und neuen Toiletten wurden weitere Verbesserungen vorgenommen. Weitere Verbesserungen wurden vorgenommen.
Der Brandywine Zoo feierte im Jahr 2005 sein 100-jähriges Bestehen. Viele Generationen der regionalen Gemeinschaft feierten, indem sie den Zoo wieder besuchten und ihre Zuneigung zu den Tieren und die Bedeutung des Brandywine Zoos in ihren prägenden Jahren zum Ausdruck brachten, da er ihnen die Rolle des Menschen für das Überleben der Arten und die Erhaltung der Umwelt nahe brachte.