Во второй половине 19 века, с утверждением в мировой науке эволюционного учения, начинается новая эпоха в изучении природы и животного мира нашей страны.
Стремительно накапливаются коллекционные материалы из всех регионов Российской империи, где работают многочисленные экспедиции и отдельные ученые. Среди коллекционеров особое место занимает знаменитый путешественник Н.М. Пржевальский. В работах зоологов, наряду с описаниями фауны, инвентаризацией видового состава, начинают разрабатываться экологические, эволюционные и зоогеографические вопросы. Центральной фигурой этого периода был Н.А. Северцов. Его книга «Периодические явления в жизни зверей, птиц и гад Воронежской губернии» (1855) - блестящий опыт применения взглядов, эволюционно-экологических принципов его учителя К.Ф. Рулье к изучению животного мира конкретного района. Кроме того, он стал основателем русской школы зоогеографии.
Выходят фундаментальные труды по фауне разных групп животных многих районов России собственно и примыкающих территорий, например книги М.Н. Богданова по птицам и млекопитающим Поволжья и Кавказа, К.Ф. Кесслера - по ихтиофауне. В конце 19 - начале 20 столетий резко повысилось внимания к зоогеографии, к объяснению источников и путей формирования фауны. Самыми крупными нашими зоогеографами в этот период были М.А. Мензбир и продолжатель его работ П.П. Сушкин. Событием не только в российской, но и в мировой науке становится выход книги М. А. Мензбира «Орнитологическая география Европейской России» (1882). Его же монография «Птицы России» (1895) подводит итог фаунистической инвентаризации авифауны нашей страны.
В конце 19 - начале 20 вв. в России появляется целая плеяда выдающихся зоологов, специализирующихся на изучении самых разных групп животных на территории России и сопредельных стран. Из исследователей млекопитающих - К.А. Сатунин, птиц - С.А. Бутурлин, В.Л. Бианки, Н.А. Зарудный, земноводных и пресмыкающихся - А.М. Никольский, насекомых - Н.А. Холодковский, Г.Г. Якобсон, А.П. Семенов-Тян-Шанский и др. К 20-м годам почти вся территория страны была охвачена фаунистическими исследованиями.
Слабо изученными оставались Крайний Север, заенисейская Сибирь, Северо-Восток. В 20-х и, особенно, в 30-х годах исследования животного мира всей территории СССР, в том числе Российской Федерации, развиваются очень интенсивно и широким фронтом. Кроме таксономических (описания новых видов, создание определителей, сводок по отдельным группам животных), фаунистических и зоогеографических работ развертываются исследования экологического профиля (состав адаптивных типов и жизненных форм, биоценотические связи, закономерности биотопического распределения, оценка численности и состояние популяций, в том числе практически важных видов, как промысловых, так и вредных, разрабатываются методы борьбы с вредителями сельского хозяйства, переносчиками болезней, патогенными паразитами и т.д.).