Molekylär ekologi är en gren av biologin som använder tekniker och kunskaper från flera specialområden, alla relaterade till genetik, för att studera ekologi och hur genetik och artutveckling påverkas av ekologiska faktorer. Fokus för dessa studier anses generellt ligga på fältstudier snarare än ren laboratorieforskning. Molekylära ekologer studerar utvecklingen av och genetiska samband mellan arter och hur miljöfaktorer kan påverka dem. De använder också data som de förvärvar genom studiet av genetik för att kvantifiera arternas evolutionära historia och differentiering av arter.
Fältforskning betonas inom molekylär ekologi av ett antal skäl. Primärt bland dessa är att molekylär ekologi i sig kretsar kring hur genetik och artutveckling påverkas av ekologiska och miljömässiga faktorer. En annan viktig faktor är att många ämnen, särskilt mikroorganismer, inte är lättillgängliga för laboratorieodling och studier. Naturligtvis är molekylär ekologi inte enbart en fältdisciplin, och mycket arbete görs också i laboratoriet, men likt arkeologivetenskapen görs och kommer att fortsätta att utföras mycket viktigt arbete på fältet.
En av huvudkomponenterna i molekylär ekologi är populationsgenetik. Denna gren av biologi studerar hur genetisk kod delas mellan organismer, hur arter är relaterade till varandra och hur miljömässiga och ekologiska faktorer påverkar fördelningen och frekvensen av bitar av delad genetisk kod, kallade alleler, mellan individer. Genom att studera genetiken hos en population av organismer kan man lära sig mycket om utvecklingen av en viss art, hur egenskaper och egenskaper fördelas i en population och hur miljön kan påverka mutation och anpassning.
Den andra huvudkomponenten inom området molekylär ekologi är molekylär fylogenetik, som är nära besläktad med populationsgenetik. Molekylär fylogenetik studerar organismernas genetiska kod för att bestämma hur arter är släkt, deras evolutionära historia och hur livet har utvecklats. Genetikens principer tillåter forskare att lära sig mycket om var arter kommer ifrån, gemensamma förfäder och evolutionära träd. Att studera DNA-sekvenser ger forskare ett fönster in i organismers evolutionära förflutna på ungefär samma sätt som ett kraftfullt teleskop kan ge inblick i universums historia.
Specialister inom molekylär ekologi försöker använda informationen från sin forskning för att studera och svara på traditionella ekologiska problem och för att hitta sätt att förbättra bevarandetekniker och bevarande av livsmiljöer. Artidentifiering och klassificering görs ofta på basis av genetiska studier av molekylära ekologer, eftersom olika arter kan vara så lika att de förhindrar positiv identifiering på andra sätt. Molekylära ekologer kan också bidra till undersökningar av biologisk mångfald genom att tillhandahålla data om genpooler inom populationer och hur nära eller brett spridda gener kan vara mellan besläktade arter.