地球上，生活着大小不同、形态各异、难以计数的动物、植物、微生物。同样是动物或植物、微生物，有的具有相同的基因组，个体之间也能相互交配并产生正常的后代，这些具有相同基因组又能交配产生正常后代的生物就是一个物种。地球上的动物、植物、微生物都包含有多种多样的物种，这就叫物种多样性。
在同一物种中的不同个体，也会出现这样、那样的不同。例如猫就有波斯猫、短毛猫、暹罗猫等品种。就算同为水稻，也有高矮不同，成熟早晚等多种差别。同种内不同个体的差异是由等位基因、DNA 序列、单核苷酸差异等引起的，也就是说，同一物种内多种多样的个体是由于多种多样的遗传结构引起的，遗传结构的五花八门就称为遗传多样性。
地球上的生物都在特定的环境下生活，在特定环境下生活在一起的生物称为群落。例如森林、草原、江河、湖泊等特定地区就有特定的生物在那里共同生活，这些在森林里、草原上、湖泊中共同生活的多种生物就是群落，而它们与周围的无机环境如水、日光等连成一个独特的生态系统。由此可知，生态系统也是各不相同的，具有多样性。
生物多样性通常指物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性。联合国《生物多样性公约》对生物多样性下的定义是：生物多样性是指所有来源形形色色的生物体，这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体。这包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。
另外，人类文化（如游牧生活和移动耕作等）的多样性也可被认为是生物多样性的延伸。
在各种各样的生态系统中，都包括四个基本组成成分，即无机环境、植物（生产者）、动物（ 消费者）和微生物（分解者）。每个生态系统中共同生活的生物之间依靠食物链（或食物网）相互联系。例如在北”—巨杉的生态系统中，就同时存在着其他植物、动物和微生物。正是植物（生产者）利用光合作用从太阳获取能量，开启地球上的能量转换和物质循环。
动物都是异养生物，是“消费者”，它们要靠摄取食物获得生命活动所需要的营养物质和能量。微生物中绝大部分是菌类，它们可以将复杂的有机物分解为简单的有机物或无机物，并从中取得自身需要的物质和能量，它们被称为“分解者”，也被称为大自然的“美容师”。假如没有它们，地球上将充满生物的遗骸，生命将无法持续发展。一切种类的植物、动物和微生物在地球上的能量转换和物质循环中都起着重要的作用，它们在维持生态系统平衡中贡献着自己不可或缺的力量。
各种各样的物种为人类提供了丰富的食物、纤维和能量，它们还为人类提供了种类齐全的药材、充足的工业原料。多种多样的生物也是旅游和娱乐的重要资源。随着人类在地球上的活动，很多物种的生存受到了威胁，而物种种类的减少会导致生态失衡，威胁人类的生存。保护生物多样性对人类的可持续发展有着不可低估的作用。