在自然界，生物的存在与环境（主要指阳光、温度、水分、空气、土壤等，也包括其他生物）发生着密切的关系。生物在其生活过程中，总要从环境中取得生活所必需的能量与物质以建造自身，同时，也要不断地排出某些物质归还到环境中去。
例如，绿色植物利用阳光把二氧化碳、水和矿物质营养元素合成有机物质建造自身，同时也为草食动物提供食物。草食动物又成为肉食动物的食物来源。这些动植物的残体和排泄物又可以使土壤微生物得到其生命活动所需要的物质和能量。绿色植物通过光合作用可以释放氧气，动植物和微生物的呼吸作用又产生二氧化碳、水和简单的营养物质，这些气体和营养物质又可回归于环境。在自然界中生物与生物、生物与环境存在着广泛的联系，他们之间通过不断地进行能量转换、物质循环和信息传递，构成一个有机整体。
自然生态系统是指一定地域（或空间）内生存的所有生物和环境相互作用的、具有能量转换、物质循环代谢和信息传递功能的统一体。例如，森林就是一个具有统一功能的综合体。在森林中，有乔木、灌木、草本植物、地被植物，还有多种多样的动物和微生物，加上阳光、空气、温度等自然条件，它们之间相互作用。这样由许多的物种（生物群落）和环境组成的森林就是一个实实在在的生态系统。草原、湖泊、农田等都是这样。
自然生态系统这一概念是由英国植物群落学家坦斯利首先提出的，其基本点在于强调系统中各成员（生物与生物、生物与环境及环境各要素）之间功能上的统一性。因此，生态系统主要是功能单位，而不是生物学中分类的单位。
自然生态系统的范围可大可小，大至整个生物圈、整个海洋、整个大陆，小至一个池塘、一片农田，都可作为一个独立的系统或作为一个子系统，任何一个子系统都可以和周围环境组成一个更大的系统，成为较高一级系统的组成部分。