Die Geschichte des Welser Tiergartens ist eng verbunden mit der Schaffung des Volksgartens. 1879 erhielt der Verschönerungsverein Wels die Genehmigung zur Anlage eines Parks auf dem Gelände vor der Volksfesthalle (= heutige Stadthalle).
Die Anlage erhielt mit dem Gemeindeausschuss-Beschluss vom 4. November 1880 den Namen „Volksgarten“.
Im Zuge der Erweiterungen des Volksgarten- beziehunsweise Volksfestgeländes wurde 1930 ein „Hirschenpark“ angelegt. Aus einer Lebendtierausstellung während des Volksfestes 1930 wird auf Initiative von Vizebürgermeister Johann Hartl (Christlichsozial) nach Rücksprache mit Bürgermeister Dr. Karl Aubert Salzmann (ebenfalls CS) und Finanzreferent Anton Meinhardt (SDAPÖ) das Gelände des Hirschenparks gestaltet und eingezäunt. Die Anlage umfasste 14.000 Quadratmeter östlich der Transformationenstation und reichte bis auf das Gelände des heutigen Schwimmbades. Die Errichtungskosten betrugen insgesamt 7.111,10 Schilling. Die Anlage wurde im Jänner 1940 geschlossen, der Tierbestand an die Castell‘sche Revierverwaltung Ueberackern verkauft.
Am 20. August 1933 wurde im Volksgarten ein Vogelhaus eröffnet. Das von den „Vogelfreunden“ und den Kanarienzüchtern erbaute Vogelhaus mit Freivolière wurde 1934 mit einem kleinen Volièreseparatbau ergänzt. Im Jahre 1936 wurde das Vogelhaus weiter ausgebaut.
In den Kriegsjahren wurde der Betrieb stark reduziert, aber weitergeführt. 1947/48 übernahm die Stadt die Vogelhausanlage: Der erste Schritt in Richtung neuer Tiergarten!
Schon bald nach Kriegsende wurde wieder ein Reh-Park eingerichtet, dessen Bestand aber an einer Lungenseuche Anfang 1950 fast völlig zugrunde ging. Danach wurde das Gelände endgültig aufgegeben. 1950 war aber auch das Jahr eines Neubeginns. Unter der fachkundigen Leitung des Zoologen und Botanikers Dr. Zimmermann wurde eine neue Fasanerie und neue Vogelunterkünfte angelegt. Bald tummelten sich dort auch asiatische Fasane, Greifvögel, Dohlen, Enten, Gänse, Schwäne und Pfauen. Die Vogelzucht wurde fortgesetzt.
Bis 1953 kamen noch Affen, Ziegen, Wiesel, Waschbären und ein Meerschweinchen-Dorf zur Tiervielfalt dazu.
1956 wurde auch das schon seit Jahren geplante Alpinarium errichtet. Von Anfang an prägte die – bis heute weitergeführte – Vogelzucht den Tiergarten.
1961 wurde der Tiergarten wieder von einer Katastrophe getroffen: Alle Affen starben. Erst ein Jahr später wurde mit zwei Rhesusaffen neu begonnen und 1962 ein Pony angekauft. Auch Zwergziegen und ein Esel bevölkerten die Anlage. Die später angeschafften Hängebauchschweine blieben über Jahrzehnte eine Attraktion. Über die nächsten 15 Jahre blieb der Tiergarten ein Naherholungsraum für die Welser Bürger – mit spannenden Tieren auch für die Kinder. Allerdings nagte auch der Zahn der Zeit an den Anlagen.
Der überaus schlechte Zustand der Gehege und Unterstände war Anlass dafür, dass der Gemeinderat der Stadt Wels mit Beschluss vom 31. August 1978 den Startschuss für eine generelle Erneuerung des Tiergartens zugunsten einer besseren Tierhaltung gab – mit einem Investitionsvolumen von 13 Millionen Schilling. Bei der Erneuerung des Tiergartens wurde besonderer Wert darauf gelegt, dass vornehmlich in Österreich heimische Tierarten Aufnahme finden – das Konzept eines „Heimtiergartens“.
1981 wird die Streichelwiese eröffnet, 1984 die erste Ausbaustufe des Heimat-Tiergartens abgeschlossen. Ein Jahr später werden die alte Fasanerie durch eine neue Anlage und auch das alte Affenhaus durch einen Neubau mit Freigehege ersetzt. Die Erneuerung wird 1987 mit der Errichtung des neuen Wirtschaftsgebäudes abgeschlossen.
Um das Jahr 2000 kommt es zu einer inhaltlichen Krise. Viele Ideen (beispielsweise Ausgliederung oder ein neuer Tierpark, der ein Teil Schmidings werden sollte et cetera) gefährdeten den Bestand des bisherigen Angebotes als kostenloses Naherholungsgebiet mit einem wissenschaftlich geführten Tiergarten.
Dank des öffentlichen Drucks und der unermüdlichen Arbeit des 2002 gegründeten Vereines der „Freunde des Welser Tiergartens“ konnte der Tiergarten in der gewohnten Form erhalten werden.
Im Jahr 2004 wird das Bundesgesetz über den Schutz der Tiere (Tierschutz-Gesetz) erlassen. Die Zoo-Verordnung sowie die 1. und 2. Tierhaltungsverordnung aus demselben Jahr zeitigten für den Tiergarten mehrere erforderliche Anpassungen der Tierhaltung an diese neuen gesetzlichen Vorgaben.
Im Jahr 2005 wurde ein neuer wissenschaftlicher Leiter des Tiergartens bestellt: Dr. Leopold Slotta-Bachmayr. Er folgte Dr. Peter Sittenthaler nach. Seit 2016 obliegt die wissenschaftliche Leitung des Tiergartens Dr. Gyula Gajdon.
Um eine geordnete und ganzheitliche Entwicklung des Tiergartens zu gewährleisten, wurde 2006 unter den Titel „Die kunterbunte Welt der Tiere“ ein Masterplan erstellt und vom Gemeinderat im Jahr 2007 beschlossen. Der Masterplan ist das konzeptionelle Fundament des Tiergartens. Er wurde in der Folge 2011 und 2018 evaluiert und den sich ändernden Anforderungen und Wünschen angepasst. Neben dem Masterplan Tiergarten war auch die Generalsanierung des Herminenhofes (Eröffnung 2010) ein Motor der Entwicklung der Tierhaltung. Der Herminenhof diente bis dahin als Winterquartier für zahlreiche Tiere. Nunmehr mussten auf dem Areal des Tiergartens geeignete Quartiere errichtet oder vorhandene Gehege adaptiert werden (2006: Reiher-Luchs-Haus und Ara-Haus, 2007: Marabu-Haus und Watvogel-Haus).
Der ehemalige Messe-Kindergarten im Tiergarten diente lange Zeit als Betriebsstandort des Tiergarten-Buffets. Da das Gebäude in einem sehr schlechten Zustand war, wurde ein Neubau realisiert und im Jahr 2009 an die neue Betreiberin übergeben.
Zudem erfolgten umfangreiche Investitionen in die technische Infrastruktur (2007: Sanierung Schöpfrad, 2013: Verlegung des Wirtschaftsplatzes inklusive Heustadel, kontinuierlich: Adaptierung des Wirtschaftsgebäudes).
Auch neue Anlagen wurden errichtet. So zum Beispiel im Jahr 2011 der Märchenwald mit einer Volièren-Anlage, einem Block-Haus und einem Wald-Spielplatz, der sich größter Beliebtheit erfreut.
Ein weiterer Höhepunkt ist hier die Errichtung des Hauses der Primaten im Jahr 2011 samt Baumkronenweg. Mit der Umsetzung dieses Projektes wurde ein weiteres Highlight im Tiergarten gesetzt.
Gemäß dem Masterplan wurden sukzessive die Spielangebote im Tiergarten attraktiviert und ausgebaut. So wurde der Spielplatz beim Tiergarten-Buffet 2012 neu gestaltet sowie 2015 ein Wasserspielplatz neu errichtet. Der Teich wurde im selben Jahr mit Terrasse und Beobachtungssteg hinsichtlich seiner Erlebbarkeit verbessert. 2019 folgte das „Storchenplatzl“ in der Storchenanlage, 2020 die neue Volière für die Riesentukane.