物种多样性的分布特点是，在全球范围内，就物种多样性而言，物种多样性由热带向极地减少。南极半岛的海岸上仅生长着两种开花植物：青草以及一种与康乃馨有亲缘关系的植物漆姑草。而热带地区的亚马孙雨林地区，物种数目较多。另外，分布于热带地区的珊瑚礁、大型热带湖泊和深海、热带干性生境（如落叶林、灌丛、草地和沙漠）以及“地中海气候”类型区域（如南非、加利福尼亚南部、澳大利亚西南部的灌丛）的物种数量也较为繁多。湿地因为水的存在，也成为各纬度带物种多样性较为丰富的生态系统类型之一。

物种多样性的分布格局受到诸如地形、气候和环境局部变化等多种因素的影响。在陆地群落中，物种多样性有随海拔降低、太阳辐射增加和降水量增大而上升的趋势。复杂的地形有利于遗传隔离和物种形成的发生，因而物种多样性也较大。例如，占据不同山峰的、不能迁移的一个物种可能最终演化成几个不同的且适应于所在山峰局部山地环境的物种。地质条件复杂的地区存在多种界限明显的土壤条件，导致适应于不同土壤类型的各种群落和物种出现。

物种多样性可通过多样性指数、丰富度指数、优势度指数、均匀性指数等来衡量、测度。具体公式如下表所示：

1972年，Whittaker将物种多样性的概念分为三类：α多样性，指某些群落或样地中物种的数目；β多样性，指在一个梯度上，各群落种属组成的变化程度；γ多样性，指在一个地理区域内，一系列群落内物种的数目。

物种多样性是生物多样性研究的核心内容，是对生物多样性较为直观的认识，也对生物多样性规划较为重要，同时它也是生物多样性多个研究层次中较为重要的一个环节，既是遗传多样性分化的源泉，又是生态系统多样性形成的基础，是反映群落结构和功能特征的较为有效的指标，是生态系统稳定性的量度指标。物种多样性也是衡量一个国家或区域生物资源的较为重要的标准，较为丰富的物种多样性为生物资源的开发利用提供了基础，是人类生存发展的较为重要的依赖。

物种多样性层次的保护主要通过就地保护和迁地保护两种方式进行。在条件允许的情况下，在城市及其周边分布集中且具有代表性的地区建立自然保护区进行就地保护，或依托动物园、植物园及其他绿地等进行迁地保护。

城市物种多样性的保护需要对生物多样性丰富和生态系统多样化的地区、稀有濒危物种自然分布的地区、物种多样性受到严重威胁的地区、独特的多样性生态系统地区以及跨地区生物多样性重点地区进行保护与建设。如通过全方位、多层次的绿地建设，增加城市绿地植物种类，提高绿地的物种多样性，扩大多样化群落的规模。

乡村环境是生物的重要栖息地，由于迁地保护对生物有一定的伤害与风险，因此乡村物种多样性规划的主要手段是就地保护，即实施保护措施之前应进行充分的评估，以就地保护为主，当生境破坏确实严重而无法恢复时采用迁地保护。

物种多样性反映人类活动和环境污染对生物的影响，导致有价值或无价值的优势种的增减，也可反映多种类渔业生产对象组成结构的变化。例如，一般河口地区多样性指数小，外海多样性指数大，指数小的种群数量波动大，指数大的比较稳定。同时也可借以判断优势种的增减，捕捞强度和污染问题的严重等。1962年中国费鸿年教授在广东鱼媪纳苗群聚组成和南海北部大陆架底层鱼类的研究中应用多样性指数，取得了成果。

物种多样性在园林植物配置上有应用，如可以利用同时期不同树种叶色和花色上的差异来营造一种“梅红李白，桃粉菊黄”的色彩多样性；利用不同树种在生长发育时期的差异建造一种“春兰秋菊，夏荷冬梅”的季相多样性。利用不同的资源条件，根据不同园林植物对生态条件的不同需求，可因地制宜、合理搭配。不同种植物对同一种病虫的受害和抗性是不同的，保持园林的物种多样性，防止景观物种单一，将防止某种病虫的暴发和蔓延，进而防止整个景观的植物遭受破坏。

物种多样性在农业生产中有应用，其是农业生态系统生产力、稳定性、不可侵入性和养分动态的主要决定因素。通过作物轮作在时间尺度上增加作物物种多样性，可减少部分疾病的发生；通过覆盖作物、作物混合物、农林业和间作在空间尺度上增加作物物种多样性，可改善土壤健康，提高水分供应，帮助控制杂草、害虫和疾病。