Kaupunkiekologia on tutkimus kaupunkiympäristöstä ja sen monimutkaisista vuorovaikutuksista ja suhteista. Yli puolet ihmisväestöstä asuu kaupungeissa, ja monet ihmiset elävät eeppisissä suurkaupungeissa, mikä tekee kaupunkiekologiasta erittäin kiinnostavan aiheen. Monet organisaatiot, jotka tekevät kaupunkiekologian tutkimusta, pyrkivät rakentamaan terveempiä, turvallisempia ja kauniimpia kaupunkeja, vaikka kaupunkiekologit voivat myös ottaa vähemmän tuomitsevan roolin, yksinkertaisesti kerätä ja esittää tietoja ja antaa muiden tehdä omat johtopäätöksensä se.
Vakiintuneet kaupunkiympäristöt ovat kiehtovia ekosysteemejä, jotka ovat täynnä elämää. Yksittäinen katu voi tuottaa laajan valikoiman organismeja ja sarjan monimutkaisia suhteita: eläimet, kuten rotat ja torakat, jotka ruokkivat roskia, auringonvalon ja ajoneuvon savusumun väliset kemialliset reaktiot, ruoho, joka kamppailee selviytyäkseen jalkakäytävän halkeamista, ja ihmiset manipuloivat ympäristöön joka käänteessä. Kun kaupunkiekologia laajennetaan koko kaupunkiin, tutkijat voivat tutkia kaupunkimaisemia, tarkastella katujen asettamista ja liikenteen käyttäytymistä sekä tutkia luonnonelämän taskuja useimmissa kaupungeissa sijaitsevissa puistoissa ja puutarhoissa.
Kaupunkiekologit ovat myös kiinnostuneita kaupungistumisesta ja muuttuvista alueista. Kun kaupungit leviävät, ne tuovat mukanaan erilaisia muutoksia. Kaupunkiekologia voi kartoittaa ja seurata näitä muutoksia tarkastelemalla, miten maa muuttuu ja mikä vaikutus tai kaupungistuminen on. Kaupungistuminen voi olla sekä hyvää että huonoa sen mukaan, mistä näkökulmasta sitä tarkastellaan. kaupunki voi esimerkiksi tasoittaa joen yli vahingoittamalla vesiekosysteemiä, mutta se rakentaa myös rakenteita, jotka luovat asuntoja ihmisille ja elinympäristön monille muille organismeille, keittiön pesualtaan bakteereista luonnonvaraisiin kissoihin liittolaisia.
Kaupunkien ekosysteemiin vaikuttaa valtava määrä tekijöitä, ja se eroaa merkittävästi ympäröivästä ympäristöstä. Kaupungit ovat yleensä lämpimämpiä kuin ympäröivä alue, ja kaupungistumistutkimukset ovat osoittaneet, kuinka lämpötilat nousevat kaupunkien leviämisen myötä, ja kaupungit voivat myös kehittää omia säämallejaan ja muita ekologisia ilmiöitä. Kaupunkiekologian tutkiminen edellyttää mahdollisimman paljon tietoa tästä ekosysteemistä, sen sisällä olevista monista elementeistä ja millaista elämä on siinä asuville organismeille.
Kaupunkiekologit voivat tehdä kaiken seuraten kaupungin laastaria useiden vuosien ajan ekosysteemin kehityksen ja muutoksen seuraamiseen ja antamalla poliittisia suosituksia, jotka on suunniteltu parantamaan kaupungin olosuhteita. Suureen kehitykseen voi liittyä neuvotteluja kaupunkiekologin kanssa, joka antaa ehdotuksia, jotka tekevät kehityksestä terveen lisäyksen ekosysteemiin sen sijaan, että ne olisivat kielteisiä, ja nämä ehdotukset voivat myös sisältää tekniikoita kehityksen tehostamiseksi ja miellyttävämmäksi elää tai työskennellä.