Ecologia moleculară este o ramură a biologiei care utilizează tehnici și cunoștințe din mai multe domenii specializate, toate legate de genetică, pentru a studia ecologia și modul în care genetica și dezvoltarea speciilor sunt influențate de factori ecologici. Accentul pentru aceste studii este în general privit ca fiind pe studiile de teren, mai degrabă decât pe cercetarea de laborator pură. Ecologii moleculari studiază dezvoltarea și relațiile genetice dintre specii și modul în care factorii de mediu le pot influența. Ei folosesc, de asemenea, datele pe care le dobândesc prin studiul geneticii pentru a cuantifica istoria evolutivă a speciilor și diferențierea speciilor.
Cercetarea de teren este accentuată în ecologia moleculară din mai multe motive. Principalul dintre acestea este faptul că ecologia moleculară în sine se învârte în jurul modului în care genetica și dezvoltarea speciilor sunt afectate de factorii ecologici și de mediu. Un alt aspect important este faptul că mulți subiecți, în special microorganismele, nu sunt ușor disponibile pentru cultura și studiul de laborator. Desigur, ecologia moleculară nu este doar o disciplină de teren și se lucrează mult și în laborator, dar, ca și știința arheologiei, multe lucrări importante sunt și vor continua să fie făcute în domeniu.
Una dintre componentele principale ale ecologiei moleculare este genetica populației. Această ramură a biologiei studiază modul în care codul genetic este împărțit între organisme, modul în care speciile sunt legate între ele și modul în care factorii de mediu și ecologici influențează distribuția și frecvența fragmentelor de cod genetic partajat, numite alele, între indivizi. Studiind genetica unei populații de organisme, se pot învăța multe despre dezvoltarea unei anumite specii, despre modul în care caracteristicile și trăsăturile sunt distribuite printr-o populație și despre modul în care mediul poate influența mutația și adaptarea.
Cealaltă componentă principală a domeniului ecologiei moleculare este filogenetica moleculară, care este strâns legată de genetica populației. Filogenetica moleculară studiază codul genetic al organismelor pentru a determina modul în care speciile sunt legate, istoria lor evolutivă și modul în care a evoluat viața. Principiile geneticii le permit oamenilor de știință să învețe multe despre de unde provin speciile, strămoșii comuni și arborii evolutivi. Studierea secvențelor ADN oferă cercetătorilor o fereastră către trecutul evolutiv al organismelor, în același mod în care un telescop puternic poate oferi o perspectivă asupra istoriei universului.
Specialiștii în ecologie moleculară încearcă să folosească informațiile din cercetările lor pentru a studia și a răspunde problemelor ecologice tradiționale și pentru a găsi modalități de îmbunătățire a tehnicilor de conservare și de conservare a habitatului. Identificarea și clasificarea speciilor se face adesea pe baza unor studii genetice efectuate de ecologisti moleculari, deoarece speciile distincte pot fi atât de asemănătoare încât să împiedice identificarea pozitivă prin alte mijloace. Ecologii moleculari pot contribui, de asemenea, la studiile de biodiversitate, furnizând date despre pool-urile de gene din cadrul populațiilor și cât de apropiat sau larg pot fi distribuite genele între speciile înrudite.