Отдельные виды, которые отличаются строго определенными экологическими требованиями, дают возможность обнаружить специфические особенности среды. Как правило, это стенобионтные виды, которые называют биоиндикаторами. Однако в роли индикатора загрязненной среды могут выступать и эврибионтные виды, например, сосна обыкновенная, которая характеризуется широким диапазоном толерантности к естественным факторам и является чрезвычайно чувствительной к техногенным загрязнениям. Поэтому она часто усыхает вблизи промышленных предприятий.
Концепция биоиндикации базируется на способности организмов реагировать на условия среды, в которых они развиваются, и интерпретации наблюдаемых изменений исследователем. Споровые растения, прежде всего лишайники и мхи, как организмы, которые непосредственно зависят от факторов окружающей среды, с наибольшим успехом используются в биоиндикации. Исчезновение лишайников со стволов деревьев является показателем излишка сернистого газа в воздухе. Для биоиндикации среды используют также некоторые высшие растения, животных и микроорганизмы.
По характеру растительности можно диагностировать состояние естественных лугов, на которые происходит интенсивный выпас скота, который предопределяет их деградацию. На деградирующих лугах уменьшается видовой состав и остаются характерные злаковые растения, такие, как овсяница луговая. Индикаторами таких пастбищ, в особенности в местах отдыха скота, являются азотолюбивые растения (лебедовые, крапивы), которые он не поедает.
В городах с сильно нарушенными условиями местопроизрастания выделяют целые биоиндикационные комплексы: полынно-лопуховые, подорожниково-споришевые и др.