隨著動物種類和數量的發展，動物園的基本設施建設也得到迅速發展。1950年起即對舊有動物園內的設施進行修整，又于1952年將其改為小動物園。此外，又相繼建成象房、獅房、黑、白熊山、猴樓、猛禽欄、水禽湖、鳴禽室、草原動物苑、獅虎山、河馬館、犀牛館、熊貓館、長頸鹿館等23處館舍(含一處改建)。總計獸舍建筑面積約7000平方米，運動場面積40000 多平方米，投資300多萬元。將動物館舍從園東部逐漸向園中西部擴展。除建動物館舍外，利用原有舊房改建飼料室、獸醫室，同時修整園內道路，增加供水、供電，新建排污設施等。1952 年，建北京展覽館，占去西郊公園東部土地約11公頃。1953年后，從國外交換的動物及國內搜集動物驟增，為預防動物疾病，需要將新引進的動物隔離檢疫，經市園林局批準，將西郊打石廠(白石橋路南口)改建為西郊公園動物飼養場。1958年9月，經北京市城市規劃管理局批準，按照動物園的發展規劃，征用長河北土地 21公頃。 六十年代 60年代初，與國際、國內動物園之間的動物交換仍較為頻繁。野駱駝、毛冠鹿、猩猩、褐馬雞、秘魯企鵝、西里伯斯水牛等均為這時期得到的珍稀動物，并在國內首次展出。科研工作取得豐碩成果，“國寶大熊貓于1955年在園內首展，并于1963年本交繁殖成功。華南虎、金絲猴、白唇鹿、小熊貓、白熊、阿拉伯狒狒、黑犀等珍貴動物也達到繁殖。“文化大革命期間，科技人員受到沖擊，科研工作停滯，國際動物園之間的聯系全部中斷，動物交換停止，國內動物園之間的動物交換也急驟減少。 60年代初期，我國遭受三年自然災害，園內的基本建設也受到影響。動物館舍在整個60年代僅建一處，即1960年動工，1964 年竣工的海獅館，投資7.5萬元，建筑面積150平方米，運動場面積900平方米。用舊房改建一處鳥舍。1965年，建首都體育館時，占去園西部土地約4公頃。1966年因籌建首都體育館，占用在園外的飼養場，經北京市規劃局及有關單位批準，在十三陵地區征地 2.3公頃籌建飼養場。1966年“文革后，基本建設不僅停滯，園內的部分建筑還遭到毀壞：園正門額枋上的磚雕墻被鏟平，暢觀樓前樹林內的“宋教仁紀念塔、薈芳軒前的“四烈士墓均被砸毀。