Založenie zoologickej stanice sa datuje do marca 1872. Anton Dohrn, zakladateľ a prvý riaditeľ, sa narodil v roku 1840 v Štetíne v Pomoransku, ktoré je dnes súčasťou Poľska, v dobre situovanej meštianskej rodine. Dohrn študoval zoológiu a medicínu na rôznych nemeckých univerzitách, ale bez väčšieho nadšenia. Jeho ideály sa zmenili v lete 1862, keď prišiel do Jeny a stretol sa tam s Ernstom Haeckelem, ktorý ho zoznámil s prácami a teóriami Charlesa Darwina. Dohrn sa stal horlivým obhajcom Darwinovej teórie "pôvodu s modifikáciou", teórie evolúcie prirodzeným výberom. Potom sa rozhodol zasvätiť svoj život zhromažďovaniu faktov a myšlienok na podporu darwinizmu, čo sa stalo východiskom jeho celoživotného dobrodružstva. Počas svojej univerzitnej kariéry strávil obdobia výskumu na morskom pobreží: na Helgolande, v Hamburgu, v Millporte v Škótsku a v Messine. Tu vznikol plán pokryť zemeguľu sieťou biologických výskumných staníc, analogických železničným staniciam, kde by sa vedci mohli zastaviť, zozbierať materiál, vykonať pozorovania a experimenty a potom sa presunúť na ďalšiu stanicu.Dohrn, ktorý čelil mnohým ťažkostiam, začal fantazírovať o možnosti, že morskí biológovia prídu k moru a nájdu tam hotový pracovný stôl s laboratóriom, zariadením, chemikáliami, časopismi a knihami a informáciami o tom, kde a kedy možno nájsť určité druhy, spolu s užitočnými informáciami o miestnych morských podmienkach, morskom dne a pobreží. Po pokuse o realizáciu svojho projektu v Messine sa Dohrn rozhodol, že Neapol bude ideálnym miestom pre jeho stanicu. Výber tohto mesta bol spôsobený veľkým biologickým bohatstvom Stredozemného mora a tiež možnosťou vytvoriť výskumný ústav veľkého medzinárodného významu v meste, ktoré bolo samo o sebe medzinárodné svojím rozsahom a veľkou rozlohou. Po návšteve berlínskeho akvária, ktoré bolo práve otvorené, ho napadlo, že verejné akvárium by mohlo zarobiť dosť na to, aby zaplatilo stáleho asistenta pre laboratóriá. Neapol s 500 000 obyvateľmi bol jedným z najväčších a najatraktívnejších európskych miest s veľkým prílevom turistov (30 000 ročne), potenciálnych návštevníkov akvária.Spojením predstavivosti, pevnej vôle, diplomatických schopností a poriadnej dávky šťastia s priateľskou podporou vedcov, umelcov a hudobníkov Anton Dohrn prekonal pochybnosti, nevedomosť a nepochopenie a podarilo sa mu presvedčiť mestské úrady, aby mu bezplatne poskytli pozemok na pobreží mora, v krásnej vile Comunale, vtedajšom kráľovskom parku. Zo svojej strany prisľúbil, že na vlastné náklady vybuduje zoologickú stanicu. Dohrn presne vedel, čo a ako chce, a sám pripravil plány stavby. Základy boli položené v marci 1872 a do septembra 1873 bola budova hotová. Po prvej budove, v súčasnosti centrálnej časti, pribudla v rokoch 1885 - 1888 druhá budova, spojená s prvou mostom, a v roku 1905 nádvorie a západná časť. Až o päťdesiat rokov neskôr bola medzi prvú a druhú budovu vložená knižnica.Verejné akvárium s rozlohou 527 metrov štvorcových bolo otvorené 26. januára 1874 a dodnes je jedinečné, pretože sa od svojho vzniku zmenilo len veľmi málo; je to najstaršie stále fungujúce akvárium z 19. storočia a jediné akvárium venované výlučne stredomorskej faune a flóre. Bolo postavené pod dohľadom Williama Alforda Lloyda, anglického inžiniera, ktorý sa podieľal na projektovaní verejných akvárií v Hamburgu a Londýne.Oficiálne otvorenie zoologickej stanice sa uskutočnilo 14. apríla 1875.Podľa najnovších štúdií z oblasti sociológie organizácie Zoologická stanica anticipovala postindustriálny model plánovania vedeckého výskumu na vrchole priemyselného veku, ktorý uprednostňoval typicky dobové témy, ako je interdisciplinarita, manažérska schopnosť samofinancovania (prostredníctvom akvária a predaja morských živočíchov iným výskumným ústavom atď.) a podpora spolupráce a kooperácie všetkých účastníkov výskumu (spolupracovníkov, technikov, rybárov a sanitárov). V jeho laboratóriách aktívne pracovalo až 19 nositeľov Nobelovej ceny, čo dalo významný impulz rozvoju biologických vied.