Đa dạng sinh học toàn cầu là thước đo mức độ phong phú của các loài trên Trái Đất, được định nghĩa là tổng thể biến đổi của các dạng sống. Các nhà khoa học ước tính rằng hơn 99% các loài đã tuyệt chủng. Người ta ước tính số lượng loài hiện tại trên Trái Đất dao động từ khoảng 2 triệu đến 1 nghìn tỷ, mặc dù hầu hết các ước tính tập trung vào con số 11 triệu hoặc ít hơn. Mặc dù tính đến năm 2018 đã có khoảng 1,74 triệu loài được liệt kê trong cơ sở dữ liệu, nhưng vẫn còn hơn 80% vẫn chưa được mô tả.
Một ước tính có thể có về tổng mã cơ sở DNA trên Trái Đất đối với đa dạng sinh học toàn cầu là 5,0 x 1037, tương đương với khối lượng lên tới 50 tỷ tấn.
Để so sánh, tổng khối lượng của sinh quyển ước tính vào khoảng 4 TtC (teraton carbon). Trong các nghiên cứu liên quan khác, hiện có khoảng 1,9 triệu loài được mô tả, nhưng một số nhà khoa học tin rằng 20% số loài thực sự là từ đồng nghĩa, điều này làm giảm số lượng loài được mô tả thực tế xuống còn 1,5 triệu. Một nghiên cứu năm 2013 được công bố trên tạp chí Science ước tính số lượng loài sinh vật trên Trái Đất là 5 ± 3 triệu, mặc dù kết luận này đã bị nghi ngờ.
Một nghiên cứu khác được công bố trên tạp chí PLoS Biology năm 2011 ước tính rằng có 8,7 ± 1,3 triệu loài sinh vật nhân chuẩn trên Trái Đất. Đối với các loài hóa thạch, 250.000 loài hóa thạch đang hoạt động đã được mô tả chỉ đại diện một phần cho tất cả các loài đã từng sống. Đa dạng sinh học bị ảnh hưởng bởi sự tuyệt chủng và hình thành loài.
Tỷ lệ tuyệt chủng nền thay đổi tùy theo loài nhưng ước tính khoảng một loài tuyệt chủng trên một triệu loài-năm.
Đối với động vật có vú, những loài này thường sống khoảng một triệu năm. Trong lịch sử, sự phát triển và suy giảm của đa dạng sinh học chịu ảnh hưởng của các sự kiện tuyệt chủng do (có lẽ) các yếu tố phi sinh học gây ra như những thay đổi nhanh chóng về địa chất và khí hậu. Một ví dụ là biến đổi khí hậu xảy ra cách đây 299 triệu năm đã dẫn đến sự sụp đổ thảm khốc của các khu rừng mưa nhiệt đới và hậu quả là mất mát lớn về sự đa dạng của các loài lưỡng cư.
Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã cố gắng đánh giá chính xác hơn tổng số loài. Dựa trên nghiên cứu của Chapman vào năm 2005 và 2009, sử dụng nhiều nguồn đã công bố và chưa công bố, ông kết luận rằng có khoảng 1,9 triệu loài đang sinh sống, với ước tính chung là từ 11 đến 12 triệu loài, mặc dù một số báo cáo có sự khác biệt rất lớn.
Về số lượng loài được mô tả, số lượng loài được cập nhật hàng năm vào khoảng 18.000 đến 19.000 loài còn sống, cộng với mô tả của gần 2.000 loài hóa thạch đang dần được bổ sung.
Tuy nhiên, tổng số loài có thể cao hơn ở một số loài. Theo ước tính, số lượng côn trùng dao động từ 10 đến 30 triệu, vi khuẩn từ 5 đến 10 triệu, nấm 1,5 triệu, ve và động vật nguyên sinh mỗi loại 1 triệu. Ngoài ra, vào năm 1982, Terry Erwin đã đề xuất ước tính về sự phong phú của các loài trên toàn cầu là 30 triệu dựa trên số lượng bọ cánh cứng trên cây nhiệt đới.
Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí PLoS Biology năm 2011 đã khẳng định lại rằng có khoảng 8,7 ± 1,3 triệu loài sinh vật nhân chuẩn trên Trái Đất. Đến năm 2017, hầu hết các ước tính đều cho rằng số lượng loài trên Trái Đất là 11 triệu hoặc ít hơn. Một nghiên cứu khác năm 2017 thậm chí còn ước tính rằng có ít nhất 1 đến 6 tỷ loài trên Trái Đất, trong đó 70-90% là vi khuẩn.
Một nghiên cứu vào tháng 5 năm 2016 ước tính hiện có 1 nghìn tỷ loài (chủ yếu là vi sinh vật) trên Trái đất dựa trên quy luật tỷ lệ, nhưng chỉ có một phần nghìn trong số chúng được mô tả.
Để ứng phó với những thay đổi về đa dạng sinh học, bảo tồn sinh học đã trở thành ưu tiên hàng đầu sau khi cộng đồng quốc tế ký Công ước về Đa dạng sinh học vào năm 1992. Một số chỉ số đã được phát triển để mô tả xu hướng đa dạng sinh học toàn cầu, mặc dù không có chỉ số nào bao quát được tất cả các loài hiện có. Chỉ số hành tinh sống (LPI) là chỉ số tổng hợp được tạo ra bằng cách sử dụng dữ liệu từ nhiều loài động vật có xương sống.
Khi kiến thức về đa dạng sinh học ngày càng trở nên quan trọng, liệu chúng ta có nên chú ý nhiều hơn đến việc bảo vệ và hiểu biết về nguồn tài nguyên của trái đất này không?