La biodiversità descrive la varietà degli esseri viventi a più livelli organizzativi: genetica, specie e diversità degli ecosistemi. La diversità delle specie comprende tutti i rami dell'albero evolutivo, dagli organismi procariotici unicellulari, batteri e archei, ai regni eucarioti: le piante; animali; funghi; e protisti. Ad oggi, sono state identificate circa 1,75 milioni di specie, e nuove specie vengono scoperte ogni settimana.

La biodiversità comprende anche le interazioni che collegano gli organismi tra loro e l'ambiente in cui vivono. Gli organismi si sono evoluti insieme per creare le intricate ragnatele della vita che coinvolgono sia relazioni cooperative (simbiotiche) che relazioni predatore-preda. La biodiversità è quindi un concetto molto più ampio della semplice raccolta di specie a cui è spesso ridotta.

Tutti gli esseri viventi dipendono dall'esistenza e dalle attività di altri esseri viventi. Gruppi di popolazioni di specie diverse che interagiscono tra loro e con il loro ambiente fisico costituiscono un ecosistema. Gli ecosistemi stessi sono molto diversi: ad esempio foreste, stagni, deserti, barriere coralline e persino la flora intestinale umana. Gli scienziati che studiano la biodiversità non sono interessati solo al numero di specie diverse in un ecosistema, ma anche al numero di individui di ogni specie presenti. Lo studio della biodiversità indica in che modo gli organismi interagiscono tra loro e in che modo le attività umane locali o il cambiamento climatico globale influenzano il sistema in questione.

La salute di una specie e la sua capacità di sopravvivere di fronte alle mutevoli condizioni ambientali dipendono dalla biodiversità a livello genetico. Piccoli cambiamenti nella composizione genetica di individui specifici all'interno di una popolazione possono consentire loro di avere successo dove altri possono fallire. Nelle specie che riproducono sessualmente, la biodiversità genetica è essenziale per mantenere la salute della specie in modo che l'accoppiamento possa verificarsi tra individui geneticamente dissimili. È ben noto che l'inbreeding (incrocio consanguineo) si traduce nell'espressione di tratti sfavorevoli, diminuendo l'idoneità della specie. Per questo motivo, il mantenimento della biodiversità genetica di una specie è essenziale prima di raggiungere un livello di pericolo critico.