生态学最早是生物学的一个分支学科。1866年，德国动物学家海克尔在其《有机体普通形态学》一书中首先提出“生态学”概念，并为这一新学科下了定义：“生态学是研究动植物与有机及无机环境相互关系的科学。”其后，德国科学家摩比乌斯于1877年提出把一群生物作为一个生态学单位的观点；丹麦植物学家瓦尔明具有划时代意义的巨著《植物分布学》于1895年出版；1896年德国生物学家斯洛德论证了个体生态学和种群生态学两个生态学概念。至此，生态学作为具有理论体系的一门学科已经初步形成。

进入20世纪后，生态学开始有了新的发展。在20—30年代，生理、气象、化学、物理及统计等学科领域出现的科技成就致使生态学的研究方法和检测方法大大改进，不少研究性专著和教科书相继问世，其中提出了一些生态学的新概念，尤其是在1935年，英国生态学家坦斯勒创造性地提出“生态系统”的概念，指出生态系统是有机体与其生存的环境不可分割并密切相连的一个整体。这时，生态学理论体系就日趋成熟了。而美国生态学家林德曼对生态系统物质生产率渐减法则的论述则标志着生态学研究开始进入现代发展时期。从此以后，西方生态学家进一步广泛运用系统论、控制论和信息论等新的理论和方法，深入研究生态系统的结构和功能，探索生态系统中物质、能量和信息的交换，揭示生态系统的自我调节机制和抗干扰能力及其发育演化过程。

生态系统是现代生态学研究的主要内容，按生态类型的不同，它可分为淡水生态系统、海洋生态系统和陆地生态系统。陆地生态系统又可分为原始森林、草原等自然生态系统和人工森林、农田等半自然生态系统以及城市、厂矿等人工生态系统。能量流动、物质循环和信息联系构成了这一生物和环境相互作用的综合体系的基本功能。同时，生态系统还是一种开放性的网络结构，由众多植物、动物、微生物及其物理环境组成，各种生物通过食物供养关系相互连接起来，形成食物链和食物网。食物链是生态系统中各种供养关系的线性描述，食物网则是食物链的各个环节与其他食物链相连接而形成的一种供养关系的复杂组合，这是一个庞大的生命网络系统。这一网络系统如果没有发生人为的断裂和破坏，生物的种类和数量保持相对长久的稳定，能量活动和物质循环也保持相对长久的稳定，那么这种状态就称之为生态平衡。反之，生命网络发生断裂和破坏、生物种类和数量减少、系统功能退化、结构趋向简单无序，这就是生态失衡的主要特征。当外部（特别是人类）的干扰超出了生态系统的自我调节能力，使之不能恢复原状，生态失衡也就发生了。因此，生态学研究的重要任务就是帮助人们在生态系统被索取最大生产量时对其进行最好的保护，使之尽可能维持平衡状态。

20世纪50年代以后，工业革命飞速发展、科学技术硕果累累、劳动生产率不断提高、人口数量大幅增长，同时人类对自然生态资源的攫取和破坏也愈演愈烈，人与环境之间的矛盾日益尖锐，全世界开始面临人口爆炸、粮食不足、环境污染、能源危机、资源短缺等问题的严峻挑战。在现实面前，世界各地的环保组织纷纷成立，民间环境运动风起云涌，科学家们也开始认识到，人类再也不应当仅站在客观的立场上来研究生态系统了，而应当把自己也放在生态系统之内进行研究，从而全面正确地界定人类在整个地球生态系统中的地位和作用，协调人与自然和谐发展共同繁荣的关系。由此，生态学的研究内容和学科界限也随着人们认识的提高而不断扩大，生态学越来越成为自然科学和社会科学相互融合的综合性学科。特别是世界科协于60年代制订了国际地圈生物圈（IBP）计划，表示生态学对生物与环境的研究已经超越了国界，全球生态学初具规模。

全球生态学也被专家称之为生物圈生态学，所谓生物圈，指的是人类和其他生物栖居的地球表层的各个领域，其中包括大气圈、水圈、土壤圈和岩石圈等等。全球生态学以研究地球这一生命维持大系统的基本功能、性质、循环、变化以及人类的干扰和保护为主要课题，它的产生标志着生态学开始从物种、自然生态等低端研究向地球生物圈及人类影响等高端研究发展，也就是说，仅仅从生物个体和种群来思考环境问题是远远不够的，人们必须把包括人类在内的拥有各种有机体和无机体的整个生物圈，作为价值统一体来进行全面的研究。全球生态学研究摈弃了过去偏重于自然科学方法的一些缺陷，综合利用自然科学、社会科学和技术科学的理论和方法，重视引起生物圈变化的人类经济活动因素和人类历史、文化及哲学传统思想等因素的作用，将触角深入到人与自然关系的所有层面。总之，当生态学研究发展到人与自然之间相互作用问题的阶段时，人类认识自然的哲学视野和思维方式就被拓展开来，人类新的自然观、价值观和道德观也就开始形成了。