Biyoçeşitlilik, genetik, türler ve ekosistem çeşitliliği gibi çeşitli organizasyonel düzeylerdeki canlıların çeşitliliğini tanımlar. Tür çeşitliliği, tek hücreli prokaryotik organizmalardan, bakterilerden ve arkelerden bitkiler; hayvanlar; mantarlar; ve protistler içeren ökaryotik krallıklara kadar evrim ağacının tüm dallarını içerir. Bugüne kadar yaklaşık 1,75 milyon tür tespit edilmiştir ve her hafta yeni türler keşfedilmektedir.

Biyoçeşitlilik aynı zamanda organizmaları birbirine ve içinde yaşadıkları çevreye bağlayan etkileşimleri de içerir. Organizmalar, hem işbirlikçi (simbiyotik) ilişkileri hem de av-avcı ilişkilerini içeren karmaşık yaşam ağlarını yaratmak için birlikte gelişmiştir. Bu nedenle biyoçeşitlilik, genellikle indirgendiği türlerin basit koleksiyonundan çok daha geniş bir kavramdır.

Tüm canlılar, diğer canlıların varlığına ve faaliyetlerine bağlıdır. Birbirleriyle ve fiziksel çevreleriyle etkileşime giren farklı türlerin populasyon grupları bir ekosistem oluşturur. Ekosistemler çok çeşitlidir: örneğin ormanlar, göletler, çöller, mercan resifleri ve hatta insan bağırsak florası. Biyoçeşitlilik üzerine çalışan bilim insanları sadece bir ekosistemdeki farklı türlerin sayısıyla değil, aynı zamanda her türden kaç bireyin mevcut olduğuyla da ilgilenmektedirler. Biyoçeşitliliği incelemek, organizmaların birbirleriyle hangi yollarla etkileşime girdiğini ve yerel insan faaliyetlerinin veya küresel iklim değişikliğinin söz konusu sistemi nasıl etkilediğini göstermektedir.

Bir türün sağlığı ve değişen çevresel koşullar karşısında hayatta kalabilmesi, genetik düzeyde biyolojik çeşitliliğe bağlıdır. Bir populasyondaki belirli bireylerin genetik yapısındaki küçük değişiklikler, diğerlerinin başarısız olabileceği yerlerde onların başarılı olmasına izin verebilir. Eşeyli üreyen türlerde, türlerin sağlığını korumak için genetik biyolojik çeşitlilik gereklidir, böylece genetik olarak farklı bireyler arasında çiftleşme gerçekleşebilir. Soy içi çiftleşmenin, olumsuz özelliklerin ortaya çıkmasına ve türlerin uygunluğunun azalmasına neden olduğu iyi bilinmektedir. Bu nedenle, kritik bir tehlike düzeyine ulaşmadan önce bir türün genetik biyoçeşitliliğini korumak çok önemlidir.