W 1921 Dział ten przemianowany został na Polskie Państwowe Muzeum Przyrodnicze, a w 1928 na Państwowe Muzeum Zoologiczne.
W 1935 po pożarze muzeum zlokalizowanego na terenie Uniwersytetu Warszawskiego, jego siedzibę przeniesiono do budynku przy ul. Wilczej 64. W czasie obrony Warszawy we wrześniu 1939 roku budynek został poważnie uszkodzony w wyniku ostrzału artyleryjskiego, a część zbiorów zniszczona. Kolejne straty spowodowała grabież okazów, książek i sprzętu optycznego dokonana przez oddział SS – Sonderkommando Paulsen. W trakcie burzenia Warszawy po powstaniu warszawskim budynek został podpalony przez Niemców, w wyniku czego znacznie ucierpiały zbiory zoologiczne (głównie entomologiczne) pochodzące z różnych rejonów świata, biblioteka i archiwum.
Po wojnie do 1953 kierownikiem muzeum był Stanisław Feliksiak. W 1952, po powstaniu Polskiej Akademii Nauk i powołaniu Instytutu Zoologii PAN, muzeum weszło w jego skład. Dyrektorem Instytutu w latach 1953-1959 był Tadeusz Jaczewski.