通常包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性三個組成部分。
（1） 遺傳多樣性(genetic diversity)
遺傳多樣性是生物多樣性的重要組成部分。廣義的遺傳多樣性是指地球上生物所攜帶的各種遺傳信息的總和。這些遺傳信息儲存在生物個體的基因之中。因此，遺傳多樣性也就是生物的遺傳基因的多樣性。任何一個物種或一個生物個體都保存著大量的遺傳基因，因此，可被看作是一個基因庫（Gene pool）。一個物種所包含的基因越豐富，它對環境的適應能力越強。基因的多樣性是生命進化和物種分化的基礎。
狹義的遺傳多樣性主要是指生物種內基因的變化，包括種內顯著不同的種群之間以及同一種群內的遺傳變異（世界資源研究所，1992）。此外，遺傳多樣性可以表現在多個層次上，如分子、細胞、個體等。在自然界中，對於絕大多數有性生殖的物種而言，種群內的個體之間往往沒有完全一致的基因型，而種群就是由這些具有不同遺傳結構的多個個體組成的。在生物的長期演化過程中，遺傳物質的改變（或突變）是產生遺傳多樣性的根本原因。遺傳物質的突變主要有兩種類型，即染色體數目和結構的變化以及基因位點內部核苷酸的變化。前者稱為染色體的畸變，後者稱為基因突變（或點突變）。此外，基因重組也可以導致生物產生遺傳變異。
（2） 物種多樣性 (species diversity) 物種（species）是生物分類的基本單位。對於什麼是物種一直是分類學家和系統進化學家所討論的問題。邁爾（1953）認為：物種是能夠（或可能）相互配育的、擁有自然種群的類群，這些類群與其他類群存在著生殖隔離。我國學者陳世驤（1978）所下的定義為：物種是繁殖單元，由又連續又間斷的居群組成；物種是進化的單元，是生物系統線上的基本環節，是分類的基本單元。在分類學上，確定一個物種必須同時考慮形態的、地理的、遺傳學的特徵。也就是說，作為一個物種必須同時具備如下條件：①具有相對穩定的而一致的形態學特徵，以便與其他物種相區別； ②以種群的形式生活在一定的空間內，佔據著一定的地理分布區，並在該區域內生存和繁衍後代； ③每個物種具有特定的遺傳基因庫，同種的不同個體之間可以互相配對和繁殖後代，不同種的個體之間存在著生殖隔離，不能配育或即使雜交也不同產生有繁殖能力的後代。
物種多樣性是指地球上動物、植物、微生物等生物種類的豐富程度。物種多樣性包括兩個方面，其一是指一定區域內的物種豐富程度，可稱為區域物種多樣性；其二是指生態學方面的物種分布的均勻程度，可稱為生態多樣性或群落物種多樣性（蔣志剛等，1997）。物種多樣性是衡量一定地區生物資源豐富程度的一個客觀指標。
在闡述一個國家或地區生物多樣性豐富程度時，最常用的指標是區域物種多樣性。區域物種多樣性的測量有以下三個指標： ①物種總數，即特定區域內所擁有的特定類群的物種數目 ；②物種密度，指單位面積內的特定類群的物種數目； ③特有種比例，指在一定區域內某個特定類群特有種佔該地區物種總數的比例。
（3） 生態系統多樣性（ecosystem diversity）生態系統是各種生物與其周圍環境所構成的自然綜合體。所有的物種都是生態系統的組成部分。在生態系統之中，不僅各個物種之間相互依賴，彼此制約，而且生物與其周圍的各種環境因子也是相互作用的。從結構上看，生態系統主要由生產者、消費者、分解者所構成。生態系統的功能是對地球上的各種化學元素進行循環和維持能量在各組分之間的正常流動。生態系統的多樣性主要是指地球上生態系統組成、功能的多樣性以及各種生態過程的多樣性，包括生境的多樣性、生物群落和生態過程的多樣化等多個方面。其中，生境的多樣性是生態系統多樣性形成的基礎，生物群落的多樣化可以反映生態系統類型的多樣性。
近年來，有些學者還提出了景觀多樣性(landscape diversity)，作為生物多樣性的第四個層次。景觀是一種大尺度的空間，是由一些相互作用的景觀要素組成的具有高度空間異質性的區域。景觀要素是組成景觀的基本單元，相當於一個生態系統。景觀多樣性是指由不同類型的景觀要素或生態系統構成的景觀在空間結構、功能機制和時間動態方面的多樣化程度。遺傳傳多樣性是物種多樣性和生態系統多樣性的基礎（施立明等1993 葛頌等1994），或者說遺傳多樣性是生物多樣性的內在形式。物種多樣性是是構成生態系統多樣性的基本單元。因此，生態系統多樣性離不開物種的多樣性，也離不開不同物種所具有的遺傳多樣性。