A
biodiversidade, em termos de número de espécies e em habitats naturais, é maior em regiões quentes e chuvosas e diminui
com o aumento de latitude, havendo um pico equatorial desde o Devónico (desde 408 a 362 milhões de anos atrás), tanto para plantas e animais terrestres como marinhos. Ecossistemas específicos como as montanhas são independentes da latitude e é o gradiente de altitude que influencia a
diversidade de espécies; já nos oceanos a diversidade depende da existência ou não de nutrientes disponíveis e nos desertos a diversidade será sempre menor que nas florestas de chuvas, todas situadas nos trópicos. Os dois hemisférios no entanto apresentam em termos de
biodiversidade uma assimetria ainda pouco estudada: a biodiversidade parece diminuir com a latitude no hemisfério norte mais abruptamente que no hemisfério sul.
As regiões polares apresentam a menor diversidade de espécies de todos os ecossistemas do mundo. O ar seco e o frio intenso proporcionam condições das mais duras existentes na Terra. Os animais possuem isolamento térmico e alguns alteraram mesmo a sua fisiologia para impedir que o sangue congele (répteis e anfíbios, incapazes de regular metabolicamente a temperatura corporal, não conseguem viver nos pólos). As plantas reduziram o seu tamanho para suportar o frio abrasivo mas mesmo assim só podem ocorrer onde houver neve e o solo estiver húmido. Como tal, a maior parte do ecossistema tem a sua base no mar e não em terra: é a abundância de plâncton nos mares polares que permite a sobrevivência da macrofauna existente. A maioria dos vertebrados do árctico é migradora, aproveitando as condições favoráveis do pólo e saindo antes de se tornarem severas, havendo ainda assim algumas espécies exclusivas. No antárctico o número de espécies é pequeno mas muitas são endémicas e em grande abundância, subsistindo graças à enorme quantidade de alimento produzido no mar (nenhum vertebrado é exclusivamente terrestre na Antártida) durante o curto Verão polar.