上海动物园科学教育馆位于大门西侧。原为砖木结构的百花厅，1992年9月改为钢筋混凝土结构的三层环形建筑，面积2200平方米。该馆由上海市民用设计院设计，上海市园林工程公司施工。马赛克墙面为白绿两色相间，南面墙上有一幅绿色大树图案，以示保护生态的主题。正面墙上嵌有谈家祯题写的“科学教育馆”五个金色大字。

进馆迎面有一幅世界区系动物图，高1米、宽2米、以504块瓷砖拼就，图上标出7个系61种代表动物所在的位置。馆中间圆形天井内，耸立一座动物进化示意模型，显示从原始形态的厌氧异养生物，逐渐进化到人的全过程。该馆有三个各具特色的展览室。蝴蝶馆有1000多只标本，其中有国家重点保护的5种蝴蝶及其他400种珍贵蝴蝶。

自然保护展览一室以模型展示地面植被被破坏后造成的水土流失，农田、草地沙漠化，洪水、干旱、风沙肆虐的情景。自然保护展览二室以图片及文字表现人与自然的关系、动物灭绝的原因和灭绝速度等内容。馆外沿墙基设带状花坛，上植红枫、垂丝海棠、黄杨等。馆南为大片草坪，周边种植高大的悬铃木、广玉兰、乌桕、枸骨，树荫下设石桌石凳。右侧草坪上有一座置于不锈钢架上的太阳能大钟。