動物園需要具備娛樂、教育、調查研究和自然保護等4項功能。到目前為止一般都認為動物園只是一個飼養展示的娛樂場所，進入21世紀以後，伴隨著地球溫暖化和人口的增多所導致的環境破壞，酸性雨對森林和湖泊的破壞等各種對大自然的破壞所導致的野生動物的減少，在昭和63年(1988)作為都立動物園的管理單位東京都制定並推動了關于保護增殖稀少動物的《瀕危動物增殖保護計劃》。後來，瀕危動物增殖保護計劃又發展成將動物園變成一個學習環境的場所的《Zoo 2001構想》。需要救助的動物雖然數量較多，在考慮到動物園的收容能力上，選出了50種動物作為瀕危動物增殖保護物種，分別由各個都立動物園分擔實施。
列入瀕危動物增殖保護物種的標准：

1）原則上是現在飼養中的物種，並且在華盛頓條約的附屬文書I及II中有記載的物種
2）受外國的國內法保護的物種
3）受日本的國內法保護的物種
4）其他的，由于野生個體的減少，需要被保護的物種
 
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　要想取得繁殖成功的，就需要有比以展示為主要目的的設施更加寬闊的面積，為保持遺傳基因的更加多樣性要避免近親交配需要多只的共同飼養。為此，要消減展示種類，明確展示功能並進行任務分配，避免各動物園之間的重複展示。所以，像獅子等非常受歡迎的動物在上野動物園內銷聲匿迹了。(自2002年開始，從橫濱動物園借來的印度獅子，現在展示飼養中。)
根據物種保存的商討結果，由上野動物園負責的被列入瀕危動物增殖保護計劃的動物有16種。

1）哺乳類7種，西部低地大猩猩、豺、馬來熊、大熊貓、豹貓、蘇門達臘虎、日本月熊
2）鳥類2種，蒼鷹、朱鹭
3）爬蟲類6種，豬鼻龜、非洲侏儒鳄、希拉毒蜥、非洲岩蟒、豹紋守宮、馬達加斯加變色龍
4）魚類2種，澳洲肺魚、亞洲龍魚

　作為Zoo 2001構想的另一個主要方針是，完善益于環境學習的設施。向遊客展示動物與環境之間相互關聯，為遊客提供一次思考地球環境的機會。因此，在展示方式上與迄今為止的水泥地面和鐵棒為代表的方式迥然不同，動物園再現了動物的仿真生活環境，完善了令遊客能夠觀察到動物的豐富多樣的行為和動作從而理解自然環境的重要性的展示環境。對于大猩猩這樣的喜愛群居的動物實現了以複數飼養為基本的，將複數種群集中在一起進行展示的空間和環境。如今的動物園，不光是在這些硬件方面，在促進學習的軟件方面也力求充實。
平成23年(2011)9月策劃制定了《都立動物園總體規劃》，都立動物園•水族園(包括恩賜上野動物園、多摩動物公園、葛西臨海水族園、井之頭自然文化園)為了對應周邊狀況的變化，提出了“面向世界發布飼養繁殖技術的信息，致力發展成為東京、日本以及世界的野生動物保護做出貢獻的動物園”、 “實現以培養人們對動物及自然的感性認識、架起一座人與野生動物之間的橋梁的動物園”等目標，並大力做好其完善與實施工作。其中上野動物園負責“通過展示動物們的不同魅力，向國內外宣傳保護野生動物的重要性”，實施“關于世界保護野生動物的信息宣傳站點•完善對動物園的立體綜合展示和生息環境的仿真再現”工作。在東京都建設局的網頁上，可以閱覽都立動物園的總體規劃。