Hệ thống sinh thái là chỉ trong một thời gian nhất định, tất cả các sinh vật sống trong một không gian nhất định cùng với môi trường xung quanh nó tạo nên một tổng thể hoàn chỉnh. Trên Trái Đất có vô số hệ thống sinh thái lớn, nhỏ khác nhau. Lớn đến mức bao gồm cả sinh quyển, hải dương, lục địa ; nhỏ đến mức chỉ là một cánh rừng, một bãi cỏ, một ao đầm, thậm chí một giọt nước đều có thể xem là một hệ thống sinh thái. Trong tổng thể hệ thống sinh thái, năng lượng không ngừng vận động, vật chất không ngừng tuần hoàn và bảo đảm ổn định trong một thời gian dài, nó nằm trong trạng thái cân bằng động. Trạng thái cân bằng này gọi là cân bằng sinh thái. Trong hệ thống sinh thái có 4 thành phần cơ bản cấu tạo nên, đó là: thành phần sản xuất, thành phần tiêu thụ, thành phần phân giải và những chất vô cơ. Thành phần sản xuất chủ yếu là thực vật xanh. Nó thông qua quang hợp, lợi dụng ánh nắng Mặt Trời để chuyển hóa khí cacbonic và nước thành đường glucô, rồi từ đường glucô và các chất dinh dưỡng khác làm thành chất hữu cơ cung cấp cho bản thân nó và các sinh vật khác. Thành phần tiêu thụ là loài không thể dùng chất vô cơ để chế tạo thành chất hữu cơ mà chỉ có thể trực tiếp hoặc gián tiếp dựa vào sinh vật khác để sinh sống. Thành phần phân giải chủ yếu là các loài khuẩn và vi khuẩn, nhiệm vụ của chúng là phân giải xác của động và thực vật khiến cho những xác này chuyển hóa thành các hợp chất đơn giản để cho thành phần sản xuất có thể hấp thu. Vai trò của nó ngược hẳn với vai trò của thành phần sản xuất. Những chất dinh dưỡng vô cơ bao gồm các nhân tố tự nhiên như ánh sáng, nhiệt độ, nước, đất đai, khí hậu v.v.. và những vật vô cơ, hữu cơ trong hệ thống. Trong hệ thống sinh thái, loài sinh vật này lấy loài kia làm thức ăn, giữa chúng hình thành mối quan hệ chuỗi để liên kết các thức ăn lại, gọi là chuỗi thức ăn. Vì một thành phần tiêu thụ không chỉ ăn một loại thức ăn, còn một loại thức ăn lại có thể bị nhiều thành phần tiêu thụ ăn, do đó giữa các chuỗi thức ăn xen kẽ lẫn nhau hình thành nên mạng lưới thức ăn. Trong chuỗi thức ăn và mạng lưới thức ăn, mỗi loài sinh vật đều thuộc về một khâu thức ăn nào đó: thực vật xanh lợi dụng năng lượng ánh sáng tạo ra thức ăn, nó là thành phần sản xuất. Những động vật ăn thực vật là thành phần tiêu thụ cấp I, những động vật ăn thịt (ăn động vật ăn thực vật) là thành phần tiêu thụ cấp II, còn có thể có thành phần tiêu thụ cấp III, cấp IV v.v.. Trong hệ thống sinh thái, những chất dinh dưỡng từ môi trường xung quanh đến với thành phần sản xuất, sau đó từ thành phần sản xuất đến thành phần tiêu thụ, từ thành phần tiêu thụ lại đến thành phần phân giải, cuối cùng trở về trong môi trường, rồi lại được thành phần sản xuất hấp thụ và lợi dụng. Đó chính là quá trình tuần hoàn vật chất của hệ thống sinh thái. Đồng thời với quá trình này, kẻ sản xuất hấp thụ những năng lượng đến từ Mặt Trời, tích trữ vào trong các chất hữu cơ do nó tạo ra để cung cấp cho thành phần tiêu thụ, sau đó năng lượng thông qua chuỗi thức ăn đầu tiên chuyển sang động vật ăn cỏ, rồi lại chuyển tiếp sang động vật ăn thịt. Thành phần phân giải trong quá trình phân giải xác động và thực vật, lại giải toả năng lượng tồn trữ trong xác và trong môi trường. Đó chính là quá trình lưu động năng lượng trong hệ thống sinh thái. Năng lượng của mỗi khâu thức ăn chỉ được thành phần phía sau lợi dụng khoảng 10%. Vì bị khí hậu, vị trí địa lí ảnh hưởng nên hệ thống sinh thái trên mặt đất là muôn màu muôn vẻ. Nó có thể phân thành hệ thống sinh thái mặt đất và hệ thống sinh thái dưới nước. Hệ thống sinh thái mặt đất lại có thể phân thành hệ thống sinh thái rừng, hệ thống sinh thái thảo nguyên, hệ thống sinh thái đồng ruộng, hệ thống sinh thái hoang mạc, hệ thống sinh thái vùng băng hà v.v.. Hệ thống sinh thái dưới nước lại có thể phân thành hệ thống sinh thái biển, hệ thống sinh thái nước ngọt.
