Instalado em 1983 pela Câmara Municipal de Vila Nova de Gaia, o Parque Biológico de Gaia abriu as portas inicialmente com dois hectares.
Entre 1997 e 1998, o Parque levou a cabo um ambicioso programa para melhorar as condições de recepção de visitantes, reabrindo ao público dotado de um Centro de Acolhimento
- com auditório, salas de exposições,condições de alojamento, posto de venda, bar e esplanada - e com a sua área ampliada para 35 hectares.
A necessidade da existência do Parque começou a ser sentida a partir dos anos 70, quando escolas e outras instituições começaram a solicitar às Associações de Defesa do Ambiente e outros organismos de Conservação da Natureza a organização de aulas de campo e visitas de estudo a locais adequados.
Perante essas solicitações, no Norte foram realizadas acções de contacto com a natureza no Parque Nacional de Peneda-Gerês, na Reserva Natural das Dunas de S. Jacinto, na Barrinha de Esmoriz, e na Serra de S. Justa, entre outros locais.
Nem sempre porém esses sítios estavam preparados e equipados para o objectivo que os norteava: faltavam-lhes centros de acolhimento, percursos marcados, informação e equipamentos para desenvolvimento de actividades conexas.
Pensou-se então em procurar na periferia do Porto, na área rural-urbana, onde se situam as velhas quintas abandonadas, um local disponível para a instalação de um "equipamento de educação ambiental".
Não havia qualquer projecto nem modelo pré-fixado para o "equipamento" pretendido, mas tão-só algumas ideias:
- Mostrar a natureza próxima da cidade, sem fazer porém uma reserva natural;
- Mostrar a fauna, sem fazer porém um jardim zoológico;
- Mostrar a flora selvagem, sem fazer porém um jardim botânico;
- Preservar e mostrar o património cultural, sem fazer porém um museu ou eco-museu;
Então, em 1982, a Câmara Municipal de Vila Nova de Gaia sugeriu a possibilidade do projecto arrancar numa velha quinta que acabava de ser comprada para instalação do horto municipal; a localização era conveniente, a paisagem interessante, a dimensão apropriada.
Perante a total falta de experiência, em Portugal, relativa a centros de iniciação ambiental, optou-se, com o apoio do Comité dos Desafios da Sociedade Moderna, da Organização do Tratado do Atlântico Norte (OTAN), por efectuar uma visita de estudo a diversos equipamentos com finalidades semelhantes espalhados pela Europa, no fito de recolher as ideias que a eles presidiram.
O projecto Parque Biológico, finalmente concluído no final de 1983, é o resultado de todas estas experiências visitadas.
O Parque Biológico de Gaia deixa de ser um departamento da Câmara Municipal de Vila Nova de Gaia e ganha autonomia ao transformar-se em Empresa Municipal em 28 de Julho de 2000.
Em finais de 2010 a Câmara Municipal de Vila Nova de Gaia delibera fundir duas empresas municipais: as Águas de Gaia e o Parque Biológico de Gaia.
A partir de 2015, por decisão do Presidente da Câmara Municipal de Vila Nova de Gaia, o Parque Biológico de Gaia inicia um processo de reintegração no Município, abandonando o estatuto de empresa municipal.