Đa dạng sinh học (tiếng Anh: biodiversity) là bộ môn nghiên cứu sự đa dạng và biến đổi của sự sống trên Trái Đất. Đa dạng sinh học thường là phép đo biến dị mức độ di truyền, cá thể loài và hệ sinh thái.[1] Đa dạng sinh học trên cạn thường diễn ra nhiều hơn ở gần đường xích đạo[2] – đây là hệ quả của khí hậu ấm và sản lượng sơ cấp cao.[3] Đa dạng sinh học không được phân bố đều trên khắp Trái Đất và diễn ra với mật độ lớn hơn ở các vùng nhiệt đới.[4] Những hệ sinh thái rừng nhiệt đới này chiếm ít hơn 10% bề mặt Trái Đất và là nơi 90% các loài sinh sống trên thế giới.[5] Sinh học biển thường có tần suất cao hơn dọc theo các bờ biển ở phía Tây Thái Bình Dương, nơi 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.[6] Đa dạng sinh nói chung có xu hướng tập hợp tại những điểm nóng[7] và có dấu hiệu gia tăng theo thời gian,[8][9] nhưng có khả năng sẽ diễn ra chậm trong tương lai.[10]

Dấu hiệu thay đổi môi trường nhanh thường là nguyên nhân dẫn đến những sự kiện tuyệt chủng.[11][12][13] Ước tính rằng hơn 99% tất cả các loài từng sống trên Trái Đất (lên tới hơn 5 tỷ loài)[14] đã bị tuyệt chủng.[15][16] Những ước tính về số lượng loài đang hiện diện Trái Đất rơi vào khoảng 10 triệu đến 14 triệu loài,[17] trong đó 1,2 triệu loài đã được ghi thành tài liệu, còn hơn 86% loài chưa được mô tả.[18] 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.[19] Tổng số cặp DNA cơ sở liên quan trên Trái Đất ước tính là 5,0 x 1037 và nặng 50 tỷ tấn.[20] 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 cacbon).[21] 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.[22]

Tuổi thọ của Trái Đất rơi vào khoảng 4,54 tỷ năm.[23][24][25] Bằng chứng sớm nhất về sự sống trên Trái Đất có niên đại ít nhất từ 3,5 tỷ năm về trước,[26][27][28] diễn ra trong kỷ nguyên Đại Tiền Thái cổ sau khi một lớp vỏ địa chất bắt đầu đông đặc lại bởi thời gian nóng chảy của liên đại Hỏa thành. Những hóa thạch thảm vi sinh đã được phát hiện tại một cát kết có tuổi thọ 3,48 tỷ năm ở miền Tây Úc.[29][30][31] 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.[32][33] 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."[32]