Η ίδρυση του Ζωολογικού Σταθμού χρονολογείται από τον Μάρτιο του 1872. Ο Anton Dohrn, ο ιδρυτής και πρώτος διευθυντής, γεννήθηκε στο Szczecin της Πομερανίας, που σήμερα ανήκει στην Πολωνία, το 1840, σε μια εύπορη μεσοαστική οικογένεια. Ο Dohrn σπούδασε ζωολογία και ιατρική σε διάφορα γερμανικά πανεπιστήμια, αλλά χωρίς ιδιαίτερο ενθουσιασμό. Τα ιδανικά του άλλαξαν το καλοκαίρι του 1862, όταν ήρθε στην Ιένα και γνώρισε εκεί τον Ερνστ Χάκελ, ο οποίος τον μύησε στα έργα και τις θεωρίες του Καρόλου Δαρβίνου. Ο Ντορν έγινε ένθερμος υποστηρικτής της θεωρίας του Δαρβίνου για την "καταγωγή με τροποποίηση", της θεωρίας της εξέλιξης μέσω της φυσικής επιλογής. Αποφάσισε τότε να αφιερώσει τη ζωή του στη συλλογή γεγονότων και ιδεών προς υποστήριξη του δαρβινισμού, και αυτό έγινε η αφετηρία μιας περιπέτειας ζωής. Κατά τη διάρκεια της πανεπιστημιακής του καριέρας πέρασε περιόδους έρευνας στην ακτή: στην Ελιγολάνδη, στο Αμβούργο, στο Μίλπορτ της Σκωτίας και στη Μεσσήνη. Εδώ διαμορφώθηκε το σχέδιο να καλυφθεί ο πλανήτης με ένα δίκτυο βιολογικών ερευνητικών σταθμών, ανάλογο με τους σιδηροδρομικούς σταθμούς, όπου οι επιστήμονες θα μπορούσαν να σταματούν, να συλλέγουν υλικό, να πραγματοποιούν παρατηρήσεις και πειράματα, πριν προχωρήσουν στον επόμενο σταθμό.Αντιμέτωπος με πολλές δυσκολίες, ο Dohrn άρχισε να φαντασιώνεται τη δυνατότητα των θαλάσσιων βιολόγων να φτάνουν στη θάλασσα και να βρίσκουν έναν έτοιμο πάγκο εργασίας, με εργαστήριο, εγκαταστάσεις, χημικά, περιοδικά και βιβλία, καθώς και πληροφορίες για το πού και πότε θα μπορούσαν να βρεθούν ορισμένα είδη, μαζί με χρήσιμες πληροφορίες για τις τοπικές συνθήκες της θάλασσας, τους βυθούς και τις ακτές. Αφού επιχείρησε το σχέδιό του στη Μεσσήνη, ο Dohrn αποφάσισε ότι η Νάπολη θα ήταν το ιδανικό μέρος για το σταθμό του. Η επιλογή της πόλης αυτής οφειλόταν στον μεγάλο βιολογικό πλούτο της Μεσογείου και επίσης στη δυνατότητα ανάπτυξης ενός ερευνητικού ινστιτούτου μεγάλης διεθνούς σημασίας σε μια πόλη που ήταν και η ίδια διεθνής σε εμβέλεια και μεγάλη σε μέγεθος. Μετά από μια επίσκεψη στο ενυδρείο του Βερολίνου, το οποίο μόλις είχε ανοίξει, είχε σκεφτεί ότι ένα δημόσιο ενυδρείο θα μπορούσε να αποφέρει αρκετά κέρδη για να πληρώσει έναν μόνιμο βοηθό για τα εργαστήρια. Η Νάπολη, με 500.000 κατοίκους, ήταν μια από τις μεγαλύτερες και πιο ελκυστικές πόλεις της Ευρώπης, με μεγάλη εισροή τουριστών (30.000 ετησίως), δυνητικών επισκεπτών του ενυδρείου.Συνδυάζοντας τη φαντασία, τη θέληση, τις διπλωματικές ικανότητες και μια καλή δόση τύχης, με τη φιλική υποστήριξη επιστημόνων, καλλιτεχνών και μουσικών, ο Anton Dohrn ξεπέρασε τις αμφιβολίες, την άγνοια και τις παρεξηγήσεις και κατάφερε να πείσει τις αρχές της πόλης να του παραχωρήσουν, δωρεάν, ένα κομμάτι γης στην παραλία, στην όμορφη Villa Comunale, το τότε Βασιλικό Πάρκο. Από την πλευρά του, υποσχέθηκε να κατασκευάσει τον Ζωολογικό Σταθμό με δικά του έξοδα. Ο Dohrn ήξερε ακριβώς τι ήθελε και πώς, και ετοίμασε ο ίδιος τα σχέδια για την κατασκευή. Τα θεμέλια τέθηκαν τον Μάρτιο του 1872 και τον Σεπτέμβριο του 1873 το κτίριο είχε ολοκληρωθεί. Μετά το πρώτο κτίριο, το σημερινό κεντρικό τμήμα, προστέθηκε ένα δεύτερο κτίριο, που συνδέθηκε με το πρώτο με γέφυρα, το 1885-1888, ενώ η αυλή και το δυτικό τμήμα κατασκευάστηκαν το 1905. Μόλις πενήντα χρόνια αργότερα, η βιβλιοθήκη παρεμβλήθηκε μεταξύ του πρώτου και του δεύτερου κτιρίου.Το δημόσιο ενυδρείο, έκτασης 527 τετραγωνικών μέτρων, εγκαινιάστηκε στις 26 Ιανουαρίου 1874 και παραμένει μοναδικό μέχρι σήμερα, καθώς έχει αλλάξει ελάχιστα από τη δημιουργία του- είναι το παλαιότερο ενυδρείο του 19ου αιώνα που λειτουργεί ακόμη και το μοναδικό που είναι αποκλειστικά αφιερωμένο στη μεσογειακή πανίδα και χλωρίδα. Κατασκευάστηκε υπό την επίβλεψη του William Alford Lloyd, ενός Άγγλου μηχανικού που είχε συμβάλει στο σχεδιασμό των δημόσιων ενυδρείων του Αμβούργου και του Λονδίνου.Τα επίσημα εγκαίνια του Ζωολογικού Σταθμού πραγματοποιήθηκαν στις 14 Απριλίου 1875.Σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες στην κοινωνιολογία της οργάνωσης, ο Ζωολογικός Σταθμός προανήγγειλε ένα μεταβιομηχανικό μοντέλο σχεδιασμού της επιστημονικής έρευνας στο αποκορύφωμα της βιομηχανικής εποχής, το οποίο ευνοούσε χαρακτηριστικά σύγχρονα θέματα όπως η διεπιστημονικότητα, η διαχειριστική ικανότητα αυτοχρηματοδότησης (μέσω του ενυδρείου και της πώλησης θαλάσσιων ζώων σε άλλα ερευνητικά ιδρύματα κ.λπ.) και η προώθηση της συνεργασίας και της συνεννόησης όλων όσοι εμπλέκονται στην έρευνα (συνεργάτες, τεχνικοί, ψαράδες και νοσοκόμοι). Στα εργαστήριά του έχουν εργαστεί ενεργά 19 νομπελίστες, δίνοντας σημαντική ώθηση στην ανάπτυξη των βιολογικών επιστημών.