生物与环境之间的互动关系是生态学的主要研究范畴。古人很早就注意到生物与周围环境之间的密切关系。人们在采集和捕猎动植物资源时，也注意到生物的生长地点、分布区域及其周围环境。长期近海捕捞海洋生物，使人们逐渐注意到海洋动物与月亮盈亏的关系。观测物候无疑是人类最早进行的自然探索活动之一。人们开始注意动植物的生长、发育和活动的变化与气候的关系，包括动物出没的时间地点、换毛的季节、繁殖的场所、发出某种声响的意义，及各种植物开花结果的时间，并进一步发现动物出没、草木生长和枯荣等物候变化具有周期性。不但如此，古人还注意到自然界的其他现象都具有周期性，如刮风的风向变化、下雨的雨量变化、闪电打雷、寒暑往来等，这就是人们最早发现的“自然历”。
各种动物都有其特定的生存环境，因此不同的生物有不同的分布区域。为了有效地利用生物资源，古人很早就注意到不同地域间的生物分布是有差异的。古代的本草著作也经常强调，各地的气候地理环境的差别，使各地的动植物种类也不一样。清代《花镜》的作者陈淏子指出：环境条件存在差异，长出的草木当然不一样。通常生长在北方的植物耐寒，而生长在南方的植物则耐热。
地球上各种生物之间的关系是互动的，有时互相竞争，有时却能相安无事地共同生活。《禹贡》等古老文献已有“鸟鼠同穴”的记载，是动物共栖的例子。除了共栖外，生物间甚至能形成一种互惠互利的共生关系，如窗贝和小蟹、根瘤菌与豆科植物等；也有一种不平等的寄生关系，寄生动物从寄主身上强取各种营养物质，致使寄主感染各种疾病甚至死亡，如寄生蝇在蚕上寄生，使蚕死亡。《黄帝内经》、《尔雅》等书记载了各种寄生虫的寄生现象；南北朝时期的药物学家陶弘景已注意到土蜂将卵寄生在蜘蛛身体中。
古人在农耕牧养的生产活动时，非常讲究与自然的协调，也就是适应自然规律，以进行恰当的生产活动，这就是所谓“顺天时，尽地利”。古人知道无论是开发农业，还是获取生物资源，都应该有一定的限度。古代政府除了设置官员管理生物资源外，还订立法律，保护各种生物资源。据《尚书》记载，尧舜时代，伯益（亦称伯翳）因认识很多动植物而被任命为管理生物资源的部门首领。“水虞”、“兽虞”、“虞师”等都是古代负责管理生物资源的官员。秦代更有具体的法律条文，以保护森林和生物资源；《吕氏春秋》将保护生物资源的再生能力条文纳入“月令”条文。
