Экология пәнінің мазмұны - организмдердің бір-бірімен және қоршаған ортамен қатынастарын популяциялық, биоценоздық, биогеоценоздық (экожүйе) және биосфералық деңгейде зерттеу болып табылады. Экология ұғымын ғылымда алғашқы рет неміс ғалымы Э. Геккель (1866 ж) қолданды.
Экология пәнінің негізгі міндеті– популяция, биоценоз және оларда болып жатқан өзгерістердізерттеп, қазіргі таңдағы планетаның индустриализация және урбанизация жағдайында экологиялық процестер заңдылықтарын ашып, түсініп басқару. Экология ғылымының басты мақсаты – ғаламдық проблемаларды бақылай отырып ондағы тіршіліктің тұрақтылығын сақтау. «Адам – қоғам – табиғат» арасындағы қарым-қатынастарды үйлестіре отырып, табиғат ресурстарын тиімді пайдалануды негіздеу. Экология ғылымының зерттеу обьектісі жеке особьтар емес, особьтар топтары – популяциялар, түрлер, қауымдастықтар, экожүйелер, яғни, биологиялық микро- және макрожүйелер. Басқа ғылымдар сияқты экология ғылымының да өзіндік кешенді әртүрлі зерттеу әдістері бар. Экология ғылымының негізгі теориялық әдістеріне сипаттама жасау, жүйелі түрде талдау, модельдеу жатады. Ал бақылау, салыстырмалы түрде талдау жасау, тәжірибелер (далалық, лабораториялық), мониторинг жүргізу негізгі эмпиристік әдістері болып табылады. Бақылау және салыстырмалы талдау жасау ғылымның дәстүрлі әдістеріне жатады. Сол арқылы сипаттама жасалып, талдау жүргізу үшін алғашқы ақпарат алуға болады. Эколог-маман үшін ең маңыздысы далалық зерттеулер,яғни түрлер популяциялары мен олардың қауымдастықтарын табиғат жағдайында зерттеу. Далалық зерттеулер организм немесе популяцияға белгілі бір факторлар әсерін білуге мүмкіндік береді. Осының негізінде бақылаулар мен салыстырмалы талдау жасау арқылы зерттелетін макрожүйелерге сипаттама жасалады. Мұндай сипаттама жасау үшін эколог-мамандармен қатар ботаниктер, зоолог, микробиолог, топырақтанушы, химик, гидролог және басқа да мамандар қатысады. Мысалы, өсімдіктер қауымдастығын зерттеуде олардың сандық және сапалық сипаттамасы жасалады. Жануарларға экологиялық зерттеулер жүргізгенде олардың қоректенуі, көбеюі, мінез-құлқы, популяцияның орналасуы мен миграциясы, ортаның абиотикалық жағдайлары (температура, ылғалдылық, жарық т.с.с.) және қауымдастықтағы биотикалық байланыстар ескеріледі. Эксперименталдық әдістерарқылы организмнің дамуына кейбір жеке факторлардың әсерін тәжірибе арқылы анықтауға және экологиялық механизмдерін білуге мүмкіндік береді. Табиғаттағы тәжірибенің бақылаудан өзгешелігі - организмге белгілі бір фактордың әсері жасанды жағдайда жүргізіледі. Экологиялық тәжірибенің мысалы ретінде - орман шетіндегі қорғаныс сызықтарын, мелиорациялық жұмыстарды, жануарларды бұрын тіршілік етпеген аудандарға көшіру жұмыстарын келтіруге болады.
Экологияда қазіргі кезде кибернетика мен теория әдістері, математикалық әдістер қолданылады. Әсіресе электрондық есептеу машиналарын қолдану және экологиялық жүйелерді модельдеу кең таралып келеді. Бұл әдістің ерекшелігі тұпнұсқамен, яғни обьектімен немесе жүйемен қатар оның қолдан жасалған жасанды көшірмесі де зерттеледі. Зерттеулерде әртүрлі математикалық (сандар, белгілер), графикалық модельдер қолданылады.