Zooloji hayvanları inceleyen bir bilimdir. Çok sayıda değişik hayvan türlerinin bulunması ve bu türlerin her birinin değişik açılardan incelenebilirliği, zoolojinin birbiriyle yakın ilişkisi bulunan birçok bölüme ayrılmasına neden olmuştur.
Bu bölümler şunlardır: Çoğunlukla açımlama yoluyla tüm hayvan vücudunun anatomik incelemesini yaparak, hücreleri ve dokuları tek tek çözümleyen Morfoloji; değişik organların çalışma biçimlerini ve karşılıklı etkilerini inceleyen Fizyoloji; canlının yumurta durumundan başlayarak gelişimini izleyen, organların gelişen görünümlerini ve farklılaşmalarını tanımlayan Embriyoloji; hayvanların davranışlarını, beslenmelerini ve genellikle son derece karmaşık olan üreme yöntemlerini inceleyen Etoloji; bir organizmayla çevresi arasındaki ilişkileri inceleyen Ekoloji; ve son olarak da, kalıtsal karakterlerin, bir kuşaktan gelecek kuşağa aktarılmasını belirleyen yasalarla ilgilenen Genetik.
Zoolojinin ilk görevi, değişik türlerin belirlenmesi ve tanımlanması ve değişik türler arasındaki farkların yorumlanmasıdır. Bununla birlikte hayvanlar dünyasına ilişkin bilginin düzenlenmesine, basit ve evrensel bir sınıflandırma yönteminin tanıtımıyla başlanmalıdır.
Carl Linnaeus
Hayvanların modern sınıflandırması Carl Linnaeus tarafından önerilen yöntem izlenerek, sıradüzen temelinde yapılmıştır. En alt basamakta, derece derece hayvanlar alemine tırmanan ve kategoriler biçiminde kümelenmiş olan türler bulunmaktadır. Benzer türler bir cinste, benzer cinsler familyalarda, benzer familyalar da takımlarda toplanırlar. Takımlar daha sonra sınıflarda, sınıflar da tür ya da filumlarda kümeleşmektedirler. Bugün bilinen filumlar (yumuşakçalar, halkalılar, kordoklar vb. gibi, toplam 20 kadar), hayvanların oldukça değişik yaşam biçimlerini simgelerler. Başka bir deyişle her filum, bu filumun içinde belirlenen çeşitli sınıflara, familyalar ve türlerin karşılığı olan özgün bir yapısal düzene sahiptir.
19.yy.’ın başlarında yaşayan ve karşılaştırmalı anatominin temellerini atmış olan Fransız zoolog George Cuvier, birçok durumlarda yalnızca birkaç kemiğin hayvanın iskeletini ve böylece genel görünümünü yeniden oluşturmak için yeterli olacağını ileri sürmüştür. Gerçekte her hayvan, yaşamak için içinde bulunduğu çevrenin istemlerine karşılık vermek zorundadır. Öte yandan, çevre hep aynı kalmayıp, zaman içinde sürekli değişikliklere uğramaktadır. Bu değişikliklerden bazıları, hayvanın varlığını etkilemektedir: günlük yaşam, ışık ve karanlık değişimleri, kuruluk ve nemlilik farkları, rahatlık ve avlanma tehlikeleri gibi. Bunlar herhangi bir sosyal guruptaki bazı bireylerin, akrabalarından daha etkili bir biçimde baş edebilecekleri sorunlardır. Zamanla çevre koşullarına daha iyi uyabilen bu bireylerin, yaşama ve arkalarında torunlar bırakabilme şansları daha büyük olacaktır. Bu bireyler aynı zamanda, kendilerini benzerlerinden daha şanslı duruma getiren özellikleri döllerine de geçireceklerdir.
Dünyanın her köşesindeki hayvan toplulukları, evrimin baş temsilcisi Darwin tarafından algılanmış olan bu doğal seçimin ilkelerine bağlı kalmışlardır.