光復初期，本市畜禽瘟疫猖獗，農民飼養家畜禽毫無安全保障，至農村經濟蒙受重大損失，政府有鑑於繁榮農村經濟，必須先發展畜牧事業，而發展畜牧事業必須先加強家畜防疫工作，恢復飼養者之信心。
本所成立之經過如下：
民國 42 年 9 月：
承農林廳及農復會之補助於桃園市中華路 11 號興建實驗室，設立「桃園縣家畜疾病診斷所」工作人員四名，由縣府畜產課兼任，推展家畜疾病防治工作，以實施兔化豬瘟疫苗田間免疫試驗為工作重點。
民國 47 年 4 月：
雇用臨時防疫員 12 名成立「家畜防疫隊」應用兔化豬瘟疫苗防治示範預防注射工作，奠定全面豬瘟預防注射工作基礎。
民國 47 年 8 月：
依據省頒「台灣省家畜疾病防治所組織規則準則」全省統一機構名稱，改名為「家畜疾病診斷所」隸屬於縣政府建設局。
民國 55 年 12 月：
修正組織規則準則為「台灣省縣市家畜疾病防治所組織規程」後正名為「桃園縣家畜疾病防治所」隸屬縣政府設置所長一人，並將原雇用臨時防疫員全部納入正式編制。
民國 63 年 8 月：
為健全組織功能依據省府再修正之「台灣省各縣市家畜疾病防治所組織規程」增設技正，分三股辦事。
民國 69 年 10 月：
自家畜疾病診斷所、家畜防疫隊、家畜疾病防治所成立迄今，各項防疫措施，深獲農民信心，本縣之畜牧（產）量遽增，續蒙上級補助，擴充設備增置儀器積極推展家畜防疫業務，業績斐然，設原址不敷需要，乃於縣府遷建時另建辦公廳一棟於 69 年 10 月 30 日遷入。
民國 75 年 10 月：
為健全組織功能，省府再修正「台灣省各縣市家畜疾病防治所組織規程」修正原技士兼股長為專任股長，並增列水產動物之疾病防疫為家畜疾病防治業務掌理事項。
民國 90 年 4 月：
由桃園縣家畜疾病防治所為改制為桃園縣動物防疫所，將原先三股修編為四課，分別掌理豬疾病防治及獸醫行政暨藥政工作、動物病性鑑定、草食動物及及家禽防疫、動物保護及寵物登記管理工作。
民國100年 1 月：
本縣升格為準直轄市，桃園縣動物防疫所名稱更改為桃園縣政府動物防疫所。
民國103年 12月：
本市於本年12月25日正式升格直轄市，改制為桃園市政府，本所亦同時改制為桃園市政府動物保護防疫處。
民國106年 5月：
5月27日原桃園市政府動物保護防疫處更名為桃園市政府動物保護處。