Der Zoo Duisburg war der erste Zoo in Mitteleuropa, der im Jahr 1965 mit der Delfinhaltung begann. Im damals ersten Delfinum, einem Becken mit einer Traglufthalle, wurden vier aus Amerika importierte Große Tümmler dem staunenden Publikum präsentiert.

Aufgrund des riesigen Erfolges konnte bereits vier Jahre später im Jahr 1969 das erste Delfinarium in Massivbauweise im Zoo Duisburg eröffnet werden, während das ursprüngliche Delfinarium in ein Walarium für die Haltung von Beluga-Walen und später Jacobita-Delfinen umgewandelt wurde.

Im Delfinarium von 1969 fanden bis 1995 die Präsentationen der Großen Tümmler statt. Auch konnte dort im Jahr 1978 die erste Geburt eines Großen Tümmlers in Deutschland verzeichnet werden.
Allerdings war dieses Delfinarium nicht geeignet, die Präsentation und die Zucht der Delfine gemeinsam darzubieten. Anders als in den Pionierjahren der Delfinhaltung war mittlerweile längst bekannt, dass für eine Haltung und Zucht von Delfinen ein Mehrbeckensystem vonnöten ist, um einzelne Tiere, z.B. bei der Aufzucht der Jungen, abtrennen zu können, ähnlich wie sich Muttertiere im Freiland auch zeitweise von ihrer Gruppe trennen.

Mit dem Bau des dritten Delfinarium, das im Jahr 1995 eröffnet wurde, schaffe der Zoo Duisburg einen Delfinariumkomplex, der die Möglichkeit bietet, einerseits die Delfine dem Publikum zu präsentieren, und andererseits ungestört von den Besuchern Jungdelfine aufzuziehen. Das neue Delfinarium wurde mit dem Delfinarium von 1969 baulich verbunden, so dass ein großer Komplex bestehend aus mehreren einzelnen Becken entstand. Hierbei dient das Delfinarium von 1969 heutzutage ausschließlich als Rückzugs-, Aufzucht- und Quarantänebecken abseits vom Publikum, währen im Neudelfinarium die täglichen Vorführungen der Delfine präsentiert werden.

Im Jahr 2007 übernahmen die RWE Rhein-Ruhr AG die Namensrechte über das Delfinarium, das heute als RWE-Delfinarium bekannt ist.

Im RWE-Delfinarium stehen den Großen Tümmlern ca. 3 Millionen Liter Seewasser in einer natürlich gestalteten Wasserlandschaft mit viel Licht und Luft zur Verfügung. Insgesamt besteht der Komplex aus 6 einzelnen Beckenelementen, die alle voneinander abtrennbar sind, um z.B. kurzzeitig einzelne Delfine für eine Behandlung oder während der Jungtieraufzucht zu separieren.Mit dem riesigen Wasservolumen und über 1.200 Sitzplätzen für die Besucher gilt das RWE-Delfinarium als eines der größten überdachten Delfinarien Europas.

Einzigartig ist die Aufbereitung des Beckenwassers, die seinerzeit mit dem Forschungsinstitut in Jülich neu erarbeitet wurde. Anders als in früheren Jahren, als der Einsatz von Chemikalien in Form von Chlor benötigt wurde, um das Beckenwasser zu reinigen, bedient man sich heute einer rein biologischen Filtertechnik, ohne jeglichen Zusatz chemischer Stoffe. Hierzu dienen so genannte vEinweißabschäumer, die vom Forschungslabor Jülich erarbeitet und patentiert wurden, die heutzutage weltweit in der Wasseraufbereitung von Delfinarien, Aquarien und anderen Wasserbecken genutzt werden.

Gefüttert werden die Delfine mit Makrelen, Heringen, Sprotten und Tintenfischen, die nicht aus der stark belasteten Nordsee stammen, sondern speziell für den Zoo Duisburg in schadstoffärmeren Gewässern vor Grönland gefischt werden.