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生物多樣性（Biodiversity）是地球上生命的多樣性及差異性，差異程度可從三個層面來審視：基因差異、物種多樣性及生態系統多樣性。生物多樣性並非平均分布在全球；由於赤道附近氣候溫暖且初級生產更高，熱帶地區的生物多樣性通常較為豐沛；熱帶雨林生態系統覆蓋地球表面雖不足10%，卻擁有全球約90%物種。海洋生物多樣性則以西太平洋沿岸（海面溫度最高）及各海洋的中緯度區域較高。物種多樣性分布呈現出緯度梯度。生物多樣性大多有密集於生物多樣性熱點的傾向，且隨著時間愈加繁盛，但是由於森林砍伐帶來的主要後果，預期未來生物多樣性可能會趨緩。生物多樣性和維繫著生命的許多過程（演化、生態及文化）息息相關。
環境變化劇烈通常會導致大規模滅絕。地球上曾經存活過的所有物種，估計超過99.9%（總計超過50億種）已經滅絕。世上目前物種數量約有1,000萬至1,400萬種，其中約120萬種已被登錄，超過86%物種則尚未被描述。相關DNA鹼基對的總量估計為5.0x1037，重達500億噸。相較之下，生物圈的總生物量預估有高達4萬億噸的碳。2016年7月，科學家從地球上所有生物的最後共同祖先（LUA）中識別出355個基因的組合。
地球年齡約為45.4億年。目前的共識是地球上最早的生命證據至少可以追溯到35億年前，即冥古宙熾熱岩漿開始凝固後的始太古代。西澳大利亞34.8億年前的砂岩中發現了微生物席化石。還有在格陵蘭島西部37億年前變質沉積岩中發現的石墨也是早期生物物質物理證據。2015年在西澳大利亞41億年前的岩石中發現了「生物物質的殘跡」，引述其中某位研究人員的說法：「如果地球生命相對出現得這麼迅速，放諸宇宙間可能也是常態。」
生命起源以降，發生過五次生物集群滅絕及幾次小型滅絕事件，導致了生物多樣性大規模地急遽下降；然後在周期式生物多樣性大量喪失之後，經常也伴隨著生物多樣性急劇上升。但是人類出現以後，生物多樣性持續減少，基因多樣性也一損俱損，被稱作第六次大滅絕—全新世滅絕；人為影響正是主因，棲地破壞尤甚。生物多樣性對於人類健康有許多正面影響，少數研究呈現的負面影響算是瑕不掩瑜。