يُعرّف التنوع الحيوي عادةً بثلاثة مستويات رئيسية :

1-التنوع الجيني (Genetic diversity): يشير إلى التنوع في المادة الوراثية (الجينات) ضمن نوع واحد. يتضمن هذا الاختلاف في الجينات بين الأفراد ضمن نفس النوع، مما يؤدي إلى اختلافات في الصفات المظهرية (مثل اللون، الحجم، المقاومة للأمراض). كلما زاد التنوع الجيني، زادت قدرة النوع على التكيف والتطور استجابةً للتغيرات البيئية.

2-التنوع النوعي (Species diversity): يشير إلى عدد الأنواع المختلفة الموجودة في منطقة بيئية معينة، بالإضافة إلى وفرة كل نوع. يُقاس هذا غالبًا باستخدام مؤشرات متنوعة مثل مؤشر شانون و مؤشر سيمبسون. تُعدّ الغابات المطيرة الاستوائية مثلاً مثالاً ممتازاً على المناطق ذات التنوع النوعي العالي.

3-التنوع النظامي (Ecosystem diversity): يشير إلى التنوع في النظم البيئية نفسها، بما في ذلك تنوع الموائل، والعمليات البيئية، والتنوع الوظيفي للأنواع داخل تلك النظم. يتضمن هذا الاختلاف في الغابات، والمروج، والشعاب المرجانية، والصحاري، والأنهار، إلخ. كل نظام بيئي لديه بنية فريدة من التفاعلات بين الكائنات الحية والبيئة المحيطة.


من المهم ملاحظة أن هذه المستويات الثلاثة مترابطة ومتداخلة. فالتنوع الجيني يدعم التنوع النوعي، والذي بدوره يدعم التنوع النظامي. فقدان التنوع الجيني، على سبيل المثال، يزيد من خطر انقراض الأنواع، مما يؤثر سلبًا على التنوع النوعي والنظامي.