K hlavním cílům moderní zoologické zahrady neodmyslitelně patří ochrana přírody. Zoo Praha se intenzivně věnuje ochraně živočichů v lidské péči (ex situ) tím, že koordinuje chov vybraných druhů v rámci záchovných programů a stará se o vedení tzv. plemenných knih. Dlouhodobě si přitom udržuje velmi vysokou úroveň chovatelské a odborné činnosti, což dokládá mimo jiné mládě kriticky ohroženého luskouna krátkoocasého, které se loni narodilo v Zoo Praha jakožto v první zoo v Evropě. V rámci své každodenní činnosti sbírá zoo také důležitá data. Pouze díky chovu v lidské péči bylo například týmem kurátora Petra Velenského odhaleno teplotní určení pohlaví u želvy Smithovy, které tak umožňuje cíleně inkubovat určité pohlaví potřebné pro další chov.
Poslání moderní zoologické zahrady je však mnohem širší než samotný chov a prezentace zvířat. Kromě vlastní chovatelské práce Zoo Praha sama vede nebo se podílí na různých ochranářských projektech v místě přirozeného výskytu ohrožených druhů živočichů (in situ). Mezi stěžejní projekty patří Návrat koně Převalského do Asie, Toulavý autobus a další aktivity na ochranu biodiverzity ve střední Africe, Ochrana gaviálů v severní Indii, Záchrana supa mrchožravého v jižní Evropě či Ochrana karase obecného v České republice.
