Đa dạng loài (tiếng Anh: Species diversity) là sự đa dạng, phong phú giữa các loài động thực vật khác nhau, được hiện diện trong cùng một cộng đồng sinh thái nhất định hoặc hệ sinh thái nhất định, được đặc trưng về số lượng loài và sinh khối[1][2][3]. Đa dạng loài chính là sự phong phú về các loài được tìm thấy trong các hệ sinh thái tại một vùng lãnh thổ xác định thông qua việc điều tra, kiểm kê bằng những công thức nhất định và qua hoạt động thống kê (tập dữ liệu) mà có được.

Đa dạng loài cần được phân biệt với khái niệm độ đa dạng của loài (là một thành tố cấu thành đa dạng loài), hay độ phong phú (Species richness) là một số loài khác nhau có hiện diện trong một cộng đồng sinh thái, cảnh quan hay một khu vực, vùng sinh thái nhất định[4]. Độ phong phú của loài chỉ đơn giản là một số loài hay một vài loài, và nó không tính đến sự phong phú của các loài hoặc sự phân bố tương đối phong phú của chúng. Sự đa dạng loài có tính đến độ phong phú của cả loài và độ đồng đều (tính đồng điệu) của loài (species evenness).