Biyoçeşitlilik, Dünya üzerinde yaşayan tüm canlı türlerinin, bu türlerin taşıdığı genetik yapıların ve içinde bulundukları ekosistemlerin bir bütün olarak ifade edilmesidir. Üç temel düzeyi vardır: gen çeşitliliği (aynı türün bireyler arasındaki kalıtsal farklılıklar), tür çeşitliliği (bir bölgede yaşayan farklı türlerin toplam sayısı) ve ekosistem çeşitliliği (karasal, sucul ve karma yaşam ortamlarının çeşitliliği). Bu üç düzey birbirini besler ve herhangi birinin azalması sistemin tamamını tehdit eder.
Ekosistem, canlı ve cansız unsurların sürekli etkileşim içinde olduğu yapısal bir bütündür. Canlı unsurlar (biyotik): üreticiler (fotosentez yapan bitkiler), tüketiciler (otçullar, etçiller, omnivorlar) ve ayrıştırıcılardır (bakteri, mantar). Cansız unsurlar (abiyotik) ise iklim, toprak, su, ışık ve minerallerdir. Bir ekosistemin sağlıklı işleyebilmesi için bu iki grup arasındaki madde ve enerji alışverişinin kesintisiz sürmesi gerekir; aksi hâlde ekolojik denge bozulur.
Biyoçeşitliliğin oluşmasında iklim kuşaklarının çeşitliliği, coğrafi yalıtılmışlık, uzun evrim süreci ve farklı habitatların varlığı belirleyici rol oynar. Örneğin tropikal yağmur ormanları, yoğun yağış ve yüksek sıcaklık sayesinde türlerin en yoğun biçimde bulunduğu biyom olarak öne çıkar. Buna karşılık tundra gibi sert iklim bölgeleri az sayıda türe ev sahipliği yapar. Coğrafi açıdan izole olan adalar ise endemik tür çeşitliliğinin en güçlü görüldüğü mekânlardır; Galapagos ve Madagaskar bu durumun en bilinen örnekleridir.