생물학적 지표는 특정 장소에 서식하는 생물의 종류로써 환경 오염의 정도를 알 수 있는 지표이다. 수질을 판정하는 기준은 물속에 사는 생물로 수질을 판정하는 생물학적 수질지표를 이용한다. 생물 변화는 판정이 쉽고 장기간에 걸친 오염의 영향을 알 수 있다는 장점이 있다. 대기오염의 유무는 지표식물을 이용하여 잎이나 줄기 등의 변화를 관찰하여 판단한다. 수질지표로는 민물에 사는 물고기가, 대기오염 지표로는 들깨나 지의류가 주로 사용된다. 환경지표에 이용되는 생물은 환경 변화에 민감하고 분포의 폭이 넓으며 관찰이나 취급이 용이한 종류를 선택한다.
수질을 판정하는 기준은 생물학적 수질지표를 이용한다. 이는 물속에 사는 생물로 수질을 판정하는 방법인데, 생물 변화는 판정이 쉽고 장기간에 걸친 오염의 영향을 알 수 있는 장점이 있다. 지표를 구하는 방법에는 생물학적 오염지표(biological index of pollution: BIP), 생물지수(biotic index: BI), 다양성 지수, 생물 검정, 조류증식잠재능력(algal growth potential: AGP) 등이 있다. 이중에 가장 널리 사용되는 것이 생물학적 오염지표이다.
생물학적 오염지표는 전체 생물 수에 대한 동물 수의 비(比)로 물의 오염도를 표시하는데, 깨끗한 하천에서는 0∼2%, 어느 정도 오염을 받은 곳에서는 10∼20%, 하수와 같이 심한 오염수에서는 70∼100%의 수치가 된다. 즉 단세포생물 가운데 엽록체가 없는 생물군의 백분율로 맑고 깨끗한 물일수록 수치가 낮고 오염이 심한 물에서는 100%가 된다. 또 깨끗한 물에는 수조류가 많으나 오염이 되면 수조류가 감소하고 원생동물이 많아진다.
대기오염의 유무를 판단하는 방법에는 지표식물(指標植物, indicator plant)을 이용하여 잎이나 줄기 등의 변화를 관찰한다. 생물학적 지표 가운데 대표적인 지표식물로 들깨와 지의류(地衣類, lichen)를 들 수 있다. 들깨는 이산화황이나 오존을 만나면 잎 가장자리부터 연한 검정색 반점이 나타나기 시작해 점차 잎 전체로 번져나가 나중에는 흑갈색으로 바뀐다. 지의류는 산성비 피해가 심한 곳에서는 찾아볼 수 없고 대기오염이 적은 곳에서만 볼 수 있다.
기후적인 측면에서 생물학적 지표는 남방계 식물 중 전북특별자치도 부안군 변산반도가 분포의 북한계선인 호랑가시나무 · 꽝꽝나무 · 후박나무 등이 있는데, 따뜻한 기후를 나타내는 지표이다. 또 백두대간에 분포하는 가문비나무 · 눈잣나무 · 분비나무 · 사스래나무 · 솜다리와 한라산 정상 일대에 서식하는 돌매화나무 · 시로미 · 들쭉나무 · 구상나무 등은 한랭한 기후를 나타내는 지표식물이다.
토양적인 측면에서 너도밤나무 숲은 온대의 비옥한 토양에서 자라며, 느티나무 · 물푸레나무 · 굴피나무 등은 다습하고 기름진 곳에, 후박나무 · 모밀잣밤나무 등은 온난하고 습한 곳에 자란다. 쇠뜨기 · 수영 등은 산성토양임을 나타내며, 거미고사리가 자라는 곳은 중성이나 알칼리성에 가까운 토양이다. 흑쐐기풀 · 외대바람꽃 등이 생육하고 있는 숲 속은 약간 습하고 비옥한 토양이다. 반면 소나무이나 물졸참나무 등은 토양이 척박한 곳에서도 잘 자란다.
수질오염의 정도를 측정하는 지표동물(指標動物, indicator animal)로는 민물에 사는 물고기가 이용된다. 버들치 · 열목어 · 금강모치 등이 살며 강바닥 자갈 사이에 하루살이류 애벌레가 많으면 수질은 1급수이다. 피라미와 갈겨니가 살고 물이 비교적 맑으며 냄새가 없으면 2급수로 본다. 붕어 · 미꾸라지 · 메기 · 뱀장어 등이 살고 물이 황갈색을 띠면 3급수 정도이다. 하천에 실지렁이만 겨우 살 수 있고 악취까지 풍기는 썩은 물은 4급수로 구분한다.
호소, 인공댐 등에서 유기물에 의해 오염된 정도를 나타내는 부영양화는 1차적으로 식물성 플랑크톤의 증식으로 나타난다. 호소에 따라 다소 다르지만 질소(N)와 인(P)이 증식에 중요한 제한요소가 되므로 이들은 가장 널리 적용되는 부영양화 지표이다. 부영양화의 일반적인 기준은 질소 0.2ppm 이상, 인 0.015ppm 이상이다. 또 조류에 반드시 함유되어 있는 엽록소 a를 측정하여 10ppb(㎍/ℓ) 이상이면 부영양화로 본다.