A biodiversidade descreve a variedade de seres vivos em múltiplos níveis organizacionais: diversidade genética, de espécies e de ecossistemas. A diversidade de espécies inclui todos os ramos da árvore evolutiva, desde organismos procarióticos unicelulares, bactérias e arqueias, até aos reinos eucarióticos: plantas; animais; fungos; e protistas. Até ao momento, foram identificadas cerca de 1,75 milhões de espécies, e novas espécies são descobertas a cada semana.

A biodiversidade também inclui as interações que conectam os organismos uns aos outros e ao ambiente em que vivem. Os organismos evoluíram juntos para criar as intrincadas teias da vida que envolvem tanto relações cooperativas (simbióticas) como relações predador-presa. A biodiversidade é, portanto, um conceito muito mais amplo do que o simples conjunto de espécies às quais muitas vezes é reduzida.

Todos os seres vivos dependem da existência e atividades de outros seres vivos. Grupos de populações de diferentes espécies que interagem entre si e com o seu ambiente físico constituem um ecossistema. Os ecossistemas em si são muito diversos: por exemplo, florestas, lagoas, desertos, recifes de corais e até a flora intestinal humana. Cientistas que estudam a biodiversidade não estão apenas interessados no número de espécies diferentes em um ecossistema, mas também em quantos indivíduos de cada espécie estão presentes. Estudar a biodiversidade mostra de que forma os organismos interagem uns com os outros e como as atividades humanas locais ou as alterações climáticas globais estão a afectar o sistema em questão.

A saúde de uma espécie e a sua capacidade de sobreviver diante de alterações nas condições ambientais dependem da biodiversidade ao nível genético. Pequenas mudanças na composição genética de indivíduos específicos dentro de uma população podem permitir que eles tenham sucesso onde outros podem falhar. Em espécies sexualmente reprodutoras, a biodiversidade genética é essencial para manter a saúde da espécie para que o acasalamento possa ocorrer entre indivíduos geneticamente diferentes. Está bem estabelecido que a endogamia resulta na expressão de características desfavoráveis, diminuindo a aptidão da espécie. Por essa razão, manter a biodiversidade genética de uma espécie é essencial antes que ela atinja um nível de perigo de extinção.