英語の"ecology"は、1866年にドイツのダーウィン主義生物学者エルンスト・ヘッケルにより作られた。ギリシア語のoikos（＝家)とlogos（=科学）とを組み合わせたものである。
生態学は野外における生物を扱う部分も多く、その点でいわゆる博物学が生態学の大きな源流となっている。多くの動物種に興味のあったアリストテレスは、人類最初の生態学者とみなすことができる。彼の後にはビュフォンやリンネなど数多くのナチュラリストが続き、現代の生態学の始祖と目されている。
18世紀から19世紀初頭にかけて、フランスやドイツといった大きな海事力をもつ国々は、他国との海洋商業確立、新しい自然資源の発見と目録作成を目的に、多くの遠征に出帆した。18世紀初頭に知られていた植物種はおよそ2,000種であったが、19世紀初頭になるとその数は4,000種に増え、現在では400,000種に達している。
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これらの遠征には多くの科学者が参加し、中には植物学者も含まれていた。ドイツの探検家アレクサンダー・フォン・フンボルトもその一人であり、生物-環境間の関係に初めて着目したという点から、しばしば生態学の真の父と考えられている。彼は観察された植物種と気候、緯度・経度を用いて記述された植生区分との間に関連があることを明らかにした。このような領域は、現在では植物地理学として知られている。1805年に出版された『Idea for a Plant Geography』はフンボルトの代表著作の一つとされる。
他の重要な植物学者としては、Aimé BonplandやEugenius Warmingなどがいる。
1850年ごろ、チャールズ・ダーウィンの「種の起源」出版に伴う革新が起こった。また、ダーウィンは生物個体間や種間、環境との関係を重視して、その仕組みに基づいて進化論を主張したが、その内容は生態学的と言って良いものである。
生態学は、反復のある機械的なモデルを、生物学的・有機的な、そしてそれゆえに進化的なモデルへと受け渡した。
同じ時代にダーウィンの競合者であったアルフレッド・ラッセル・ウォレスは、初めて動物種の"地理"について提案をした。当時の何人かの科学者は、種は互いに独立したものではないということを認識し、生物を植物、動物、後には生物群集に分類した。この生物群集（biocenose）という語は、1877年にカール・メビウスによって作られたものである。