Đa dạng sinh học (tiếng Anh: biodiversity) là một chuyên ngành của sinh học nghiên cứu sự đa dạng và biến đổi của sự sống trên Trái Đất. Đa dạng sinh học biểu hiện ở ba đặc điểm: đa dạng di truyền, đa dạng loài và đa dạng hệ sinh thái. Đa dạng sinh học không được phân bố đều trên khắp Trái Đất và các vùng nhiệt đới thường có đa dạng sinh học cao hơn các khu vực khác. Đa dạng sinh học trên cạn cũng thường ở cao hơn ở các vùng gần đường xích đạo – đây là hệ quả của khí hậu ấm và sản lượng sơ cấp cao. Những hệ sinh thái rừng nhiệt đới ở vùng này chiếm ít hơn 10% bề mặt Trái Đất nhưng là nơi 90% các loài sinh sống trên thế giới. Dọc theo các bờ biển ở phía Tây Thái Bình Dương, sinh học biển thường đa dạng hơn vì nơi này có nhiệt độ mặt biển đạt mức cao nhất và nằm ở dải vĩ độ trung bình trên tất cả các đại dương. Thường có những gradient vĩ độ trong đa dạng loài, trong đó độ đa dạng tăng ở vùng vĩ độ thấp hơn. Đa dạng sinh nói chung có xu hướng tập hợp tại những điểm nóng và có dấu hiệu gia tăng theo thời gian nhưng có khả năng sẽ diễn ra chậm trong tương lai. Dấu hiệu thay đổi môi trường nhanh thường là nguyên nhân dẫn đến những sự kiện tuyệt chủng. Ước tính rằng hơn 99% tất cả các loài từng sống trên Trái Đất (lên tới hơn 5 tỷ loài) đã bị tuyệt chủng. Những ước tính về số lượng loài đang hiện diện Trái Đất rơi vào khoảng 10 triệu đến 14 triệu loài, trong đó 1,2 triệu loài đã được ghi thành tài liệu, còn hơn 86% loài chưa được mô tả. Gần đây vào năm 2016, các nhà khoa học đưa ra báo cáo rằng ước tính 1 nghìn tỷ loài có mặt trên Trái Đất hiện nay, nhưng chỉ 0,001% loài được mô tả. Tổng số cặp DNA cơ sở liên quan trên Trái Đất ước tính là 5,0 x 1037 và nặng 50 tỷ tấn. Bên cạnh đó, tổng số sinh khối của sinh quyển được ước tính lên tới 4 x 1012 tấn (tức tương đương hàng tỷ tấn carbon). Tháng 7 năm 2016, giới khoa học báo cáo rằng đã xác định 355 đoạn gen đến từ tổ tiên chung gần nhất của muôn loài (LUCA) của tất cả các sinh vật sống trên Trái Đất. Tuổi thọ của Trái Đất rơi vào khoảng 4,54 tỷ năm. Bằng chứng sớm nhất về sự sống trên Trái Đất có niên đại ít nhất từ 3,5 tỷ năm về trước, diễn ra trong giai đoạn Đại Tiền Thái cổ sau khi một lớp vỏ địa chất bắt đầu đông đặc lại sau thời gian nóng chảy của liên đại Hỏa thành. Những hóa thạch thảm vi sinh đã được phát hiện tại một sa thạch có tuổi thọ 3,48 tỷ năm ở miền Tây Úc. Những bằng chứng vật lý đầu tiên khác của một chất sinh học là than chì được phát hiện tại những tảng đó có tuổi thọ 4,1 tỷ năm ở Tây Úc. Theo lời một trong các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng: "Nếu sự sống sinh sôi tương đối nhanh trên Trái Đất... thì đó có thể là chuyện bình thường trong vũ trụ". Kể từ khi sự sống khởi nguồn trên Trái Đất, 5 vụ tuyệt chủng lớn và một số vụ tuyệt chủng nhỏ đã gây nên tổn thất lớn và đột ngột về mặt đa dạng sinh học. Liên đại Hiển sinh (tức 540 triệu năm trở lại đây) đánh dấu sự gia tăng nhanh chóng về mặt đa dạng sinh học thông qua bùng nổ kỷ Cambri—thời kỳ mà phần lớn ngành sinh vật đa bào lần đầu xuất hiện. 400 triệu năm kế tiếp chứng kiến những tổn thất đa dạng sinh học lặp lại và được gọi là sự kiện tuyệt chủng hàng loạt. Trong Kỷ Than Đá, vụ rừng nhiệt đới sụp đổ là nguyên nhân tước đi sự sống của nhiều loài thực vật và động vật. Sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi–kỷ Trias diễn ra 251 triệu năm trước là thảm họa tồi tệ nhất, làm cho các loài động vật có xương phải mất tới 30 triệu năm để phục hồi số lượng cá thể. Thảm họa gần nhất là Sự kiện tuyệt chủng Phấn Trắng-Cổ Cận xảy ra 65 triệu năm về trước và gây nhiều chú ý hơn các thảm họa khác vì nó đã làm tuyệt chủng các loài khủng long phi điểu (non-avian dinosaur). Khoảng thời gian kể từ khi xuất hiện con người đã cho thấy dấu hiệu của sự sụt giảm đa dạng sinh đang diễn ra không ngừng nghỉ, đi kèm với đó là tổn thất đa dạng di truyền. Trong sự kiện tuyệt chủng Holocen, sự suy giảm đa dạng sinh chủ yếu gây ra bởi tác động của con người, mà cụ thể là hành vi phá hủy sinh cảnh. Ngược lại, đa dạng sinh học lại tác động tích cực tới sức khỏe của con người, bất chấp có một số ít những tác động tiêu cực đã được nghiên cứu. Liên Hợp Quốc (LHQ) đã chỉ định giai đoạn 2011–2020 là Thập kỷ đa dạng sinh học của Liên Hợp Quốc, còn giai đoạn 2021–2030 là Thập kỷ khôi phục hệ sinh thái của Liên Hợp Quốc. Theo bản Báo cáo Đánh giá Toàn cầu về Đa dạng sinh học và Dịch vụ Hệ sinh thái của IPBES đưa ra vào năm 2019, 25% các loài thực vật và động vật trên hành tinh đang đứng trước nguy cơ bị tuyệt chủng do hoạt động của con người. Tháng 10 năm 2020, một báo cáo khác của IPBES phát hiện những hành vi gây tổn thất đa dạng sinh học cũng là nguyên nhân gây nên các đại dịch. Năm 2020, ấn bản thứ 5 của báo cáo Triển vọng Đa dạng sinh học toàn cầu của LHQ được đưa ra. Đây được xem là "bản báo cáo cuối cùng" cho Mục tiêu Đa dạng sinh học Aichi – loạt 20 mục tiêu đặt ra lúc khởi đầu Thập kỷ Đa dạng sinh học của LHQ vào năm 2010 rằng hầu hết trong số chúng được cho là sẽ đạt được vào cuối năm 2020. Ấn bản này cho biết không có bất kì mục tiêu nào liên quan đến bảo vệ hệ sinh thái và thúc đẩy tính bền vững được đáp ứng đầy đủ.