Радянські часи (1917—1991)
У 1918 році колекція Леонтовича була націоналізована, а він сам згодом був призначений першим директором Державного акваріума.
З великими втратами Акваріум пережив громадянську війну. 25 червня 1922 року, відбулося друге урочисте відкриття Миколаївського державного акваріума. Цього року його відвідало близько 40 тисяч чоловік. Відвідини були безкоштовними. До 1923 року Миколаївський державний акваріум був на утриманні місцевої народної освіти, потім був переведений на держбюджет, а з березня 1934 року — на бюджет міста.
У 1925 році при Акваріумі був відкритий зоологічний відділ, і він став іменуватися Акваріум-Зоосад. З Асканії-Нова були привезені бізони, верблюди, яки, олені, муфлони, страуси. Спеціально для зоосаду були придбані ведмеді, вовки, лисиці, мавпи. Територія була збільшена до 0,75 гектарів. Побудовані вольєри для копитних тварин, клітки хижаків, розбитий парк.
У 1928 році штат зоосаду складався з 9 чоловік. Микола Леонтович, його сім'я і деякі співробітники жили на території парку.
У 1934 році почалися нічим не обґрунтовані репресії Леонтовича і його сім'ї. 28 липня 1937 року він був заарештований за звинуваченням в зв'язках з контрреволюційно налаштованою інтелігенцією і участі у військово-офіцерській організації. По сімейній легенді Микола Павлович Леонтович помер в Тамбовській в'язниці в 1940 році. Проте, ці дані нічим не підтверджуються, в Тамбові його ніколи не було. Дата і місце смерті Леонтовича напевно не відомі.
З приходом в Зоосад Федора Нічикова робота була поставлена на наукову основу: стали проводитися лекції, екскурсії, консультації. У 1937 році він засновує кружок юних біологів. Гуртківці брали участь в республіканських семінарах в Києві. У 1940 році вони представили дві роботи: «Нова порода кавових кроликів» і «Риби річок Південного Буга і Інгулу».
На 1 січня 1941 року Акваріум-Зоосад налічував 135 видів тварин: 27 видів ссавців, 37 птахів, 8 плазунів, 62 риб.
16 серпня 1941 року до міста увійшли німецько-фашистські війська. Зоопарк не був евакуйований.
Всі роки окупації зоосад був відкритий для відвідувачів. У вересні 1942 року в зоосаді працювало 24 людини.
У музеї зоопарку зберігаються справжні вхідні квитки того часу, надруковані українською і німецькою мовами. Також в музеї є книга відгуків відвідувачів з 1937 по 1952 роки. На жаль, три листи періоду війни з неї вилучені.
Під час відступу фашисти застрелили ведмедів і левів. Ось що пише в своїх спогадах дружина і помічниця директора Людмила Єфимівна Нічикова: «…Деяких тварин нам вдалося заховати в підвальному приміщенні і замаскувати вхід. На територію зоопарку сипалися осколки від вибухів на заводі, лунав гул від бомбардування. У хвіртку раз у раз стукали німці і поліцаї. Німці пропонували нам йти, оскільки збиралися замінувати зоопарк. На щастя, зоопарк не замінували, ми залишалися на своєму посту…»
На другий день Після звільнення міста, 29 березня 1944 року в книзі відгуків з'явився перший запис: «У звільненому Миколаєві вперше нам довелося відвідати Миколаївський Акваріум-Зоосад. Першими ввійшли військова частина № 251. Множина знищена німецькими загарбниками. Залишилися одні порожні клітки. Збереглися крокодили, золоті рибки, павичі і ще ряд, що, звичайно, нас і цим задовольнило з причини руйнування. В акваріумах застигла вода. Золоті риби плавають під льодом. Від Н-ськой частини командир взводу Чучков».
Проте, гроші місто знайшло, і зоосад відновлювався. Були відремонтовані клітки хижих тварин, побудоване приміщення для дрібних хижаків на 11 секцій, басейн для водоплавних птахів.
З 1948 року Акваріум-Зоосад був перейменований в Миколаївський зоопарк. В цей час він знаходився в підпорядкуванні облвиконкому, відділу культосвітроботи і фінансувався обласним бюджетом.
У 1960-ті роки колекція тварин налічувала понад 200 види близько 2000 екземплярів. Загальна площа приміщень для тварин становила всього лише 1267 квадратних метрів.
У 1970 році почалося будівництво зоопарку на новій території — на місці старого, так званого «Інтернаціонального» кладовища. Грошей, як завжди, не вистачало, і будівництво велося украй мляво. У деяких міських керівників виникла думка, що зоопарк простіше закрити.
З 1974 року зоопарк почали будувати методом народного будівництва. Більше 100 організацій міста і області вели будівництво. Основним рушійним елементом будівництва був голова миколаївського міськвиконкому Канаєв Іван Максимович. Щонеділі на території зоопарку він проводив планерки з будівниками і співробітниками зоопарку, строго питаючи зі всіх.
30 березня 1978 р. зоопарк переїхав на нове місце. Останніми переселились старожили — алігатор Вася (2003 року «відзначив ювілей» — 50 років, живий досі, є найстарішою твариною з усіх нині живучих в зоопарках України).