Zooloji ya da hayvan bilimi (Eski Yunanca: ζῷον, zōon = hayvanlar topluluğu + λόγος, logos = bilim) sözcüklerinin birleştirilmesiyle türetilmiş bir terim olup biyolojininhayvanları çeşitli yönleriyle inceleyen bir bilim dalıdır. Eski çağlarda yaşamış ve bugün soyu tükenmiş birçok tür ve günümüzde yaşayan bütün hayvanlar, zoolojinin inceleme alanına girmektedir. İnsanların merak ve araştırma eğilimiyle ortaya çıkan zoolojinin insanlık tarihi kadar eski olma olasılığı vardır. İlk olarak Mısır, İran ve Yunan kültürlerinde hayvanları incelemelere ait fikirler, yazılı belgeler görülmektedir. Geçmişte hayvanların basit tanımı ve işlevi, embriyonik gelişimi, beslenmeleri, sağlığı, davranışları, kalıtım ve evrimleriyle; çevreleri ve diğer canlılarla olan etkileşim ve iletişimlerini, incelemeye başlamış olup, daha sonraları altdallara ayrılacak kadar gelişmiştir. Günümüzde her bilimadamı bu bilimin altdallarından biriyle ilgilenmekte, ve ilgilendiği dala göre adlandırılmaktadır.
Zooloji, tıptan, toplum sağlığından, ziraatten ve toplum bilimlerinden, uzay bilimlerine kadar tüm alanları ilgilendirmekte, bu alanlarda yapılacak herhangi bir araştırma biyoloji, ve dolayısıyla zooloji kapsamına girmektedir.
Tüm düşünceler, tüm araştırmalar kökünü doğadan almakta olduğu gerçeği, zoolojinin neden bu kadar önemli bir bilim dalı olduğunu anlatmaktadır.
Zooloji, taksonomik ve taksonomik olmayan alt dallara ayrılır.