Важным событием начала 20 века явилось официальное признание «Экологии» и ее деление на эутэкологию и синэкологию (111 Международный ботанический конгресс: Брюссель, 1910г.). В это же время были организованы научные экологические общества, основаны журналы, появились первые экологические сводки. В целом же для этого периода характерно развитие экологических исследований в духе прежних идей и традиций, но в более широких масштабах и на более высоком методическом уровне.
В области экологии растений сформировалось морфо-биологическое направление в учении о жизненных формах (Е. Варминг, К. Раункиер) и начались эколого-физиологические исследования в естественных условиях (К.Тимирязев, Г.Вальтер).
В области экологии животных продолжалось накопление данных по всем видам, но основное внимание обращалось на виды важные в охотничье-промысловом отношении, вредителей сельского и лесного хозяйства и опасные в эпидемиологическом отношении виды (А. Фромозов, Б. Виноградов, А. Леопольд, «Микроб»).
Биоценотические исследования развивались в значительной мере, благода ря Ч. Элтону, а затем А. Пирсу, В. Шелфорду, Ч. Эдамсу. В нашей стране в развитие зооэкологических исследований важный вклад внесли Д.Н. Кашкаров, В.В. Догель, В.Н.Беклемишев. В фитосоциологии наиболее значительной вехой стала раз работка «Учение о лесе» (Г.Ф. Морозов, В.Н. Сукачев); вопросы динамики степных сообществ начала разрабатывать московская школа (В.В. Алехин), в Казани сформировалось агрофито ценотическая школа (С.И. Коржинский), сходные вопросы за рубежом разрабатывали Ф.Клементс, В.Тишлер, И. Браун-Бланке, А. Тэнсли (учение о экосистемах). В основном на биоценотической основе сформировалось учение о биосфере (В.И. Вернадский), а позднее и о биогеоценозах (В.Н. Сукачев). Благодаря этим исследованиям сформировались основные теоретические представления в области биоценологии. Запросы практики привели к формированию и ряда прикладных направлений.
Вопросы формирования и динамики популяций разрабатывали Ч. Элтон, У. Олли, Р. Чепмен, Б. Уваров, при этом большое внимание уделялось «волнам жизни. В это же время А.Лотка (1925), В.Вальтера (1926), Р. Пирл (1928) предприняли первые попытки математически интерпретировать некоторые популяционные механизмы и процессы регуляции численности и плотности населения. К концу этого периода появились новые сводки по теоретическим проблемам общей экологии К. Фриде рикса (1930), Г. Гаузе (1934), Ф. Боденгеймера (1935), Д.Н. Кашкарова (1938), Р. Линдемана (1942).