受到污染的生物，在生態、生理和生化指標以及污染物在體內的行為等方面會發生變化，出現不同的癥狀或反應，利用受污染生物的這些變化，來反映和度量環境污染程度的方法稱為生物監測法。

生物監測工作是20世紀初在一些國家開展起來的。70年代以來，水污染的生物監測成了活躍的研究領域。1977年美國試驗和材料協會（ASTM）出版了《水和廢水質量的生物監測會議論文集》，內容包括利用各類水生生物進行監測和生物測試技術，概括了這方面的成就和進展。同年尼日利亞科學技術學院用遠距離電報記錄甲殼動物的活動電勢監測烴類、油類以及其他污染物的室內試驗也取得初步結果。還有人提出了以魚的呼吸和活動頻度為指標的、設在廠內和河流中的自動監測系統。國外對于植物與大氣污染的關系做了很多調查研究工作，已選出一批敏感的指示植物和抗性強的耐污植物。 中國近年來在環境污染調查中也開展了生物監測工作，例如對北京官廳水庫、湖北鴨兒湖、遼寧渾河等水體的生物監測，利用魚體血酶活力的變化反映水體污染，用底棲動物監測農藥污染等，都取得一定成果。在利用植物監測大氣污染方面，也進行了大量研究。

用于大氣、水體、土壤污染生物的監測手段很多。 大氣污染的生物監測手段主要有：①利用指示植物監測大氣污染，主要是根據各種植物在大氣污染的環境中葉片上出現的傷害癥狀，對大氣污染做出定性和定量的判斷。②測定植物體內污染物的含量，估測大氣污染狀況。③觀察植物的生理生化反應，如酶系統的變化、發芽率的降低等，對大氣污染的長期效應做出判斷。④測定樹木的生長量和年輪等，估測大氣污染的現狀和歷史。⑤利用某些敏感植物（如地衣、苔蘚植物等）制成大氣污染植物監測器，進行定點觀測。 水體污染的生物監測手段主要有：①利用指示生物來監測水體污染，如根據顫蚓、蛭等大型底棲無脊椎動物和搖蚊幼蟲，以及某些浮游生物在水體中的出現和消失、數量的多少等來監測水體的污染狀況。利用污水生物系統監測水體污染也是一種常用的手段。②利用水生生物群落結構的變化來監測水體污染。水質狀況發生變化，水生生物群落結構也會發生相應的改變。在有機物污染嚴重、溶解氧很低的水體中，水生生物群落的優勢種只能由抗低溶解氧的種類組成；未受污染的水體，水生生物群落的優勢種則必然是一些清水種類。在利用指示生物和群落結構監測水體污染時，還引用了生物指數和生物多樣性指數等數學手段，簡化監測的方法。③水污染的生物測試，即利用水生生物受到污染物的毒害所產生的生理機能的變化，測試水質污染的狀況。這種方法可以測定水體的單因素污染，對測定復合污染也能收到良好的效果。測試方法分為靜水式生物測試和流水式生物測試。 對土壤污染進行生物監測也是一種可行的途徑，國內外研究者也正在實施大量的常規和科研工作。例如，土壤核心微宇宙（soil core microcosm）用來研究外源性化合物對農業生態系統及其生長的植物、土壤無脊椎動物和微生物的影響。納什（Nash）等發展的模擬農田生態系統應用廣泛，嘗試同時測定農藥在土壤、植物、水溶物和空氣中的殘留。依據陸地環境退化與否同地表植被變化的高度相關事實，通過分析檢測植被的變化，有效開展陸地環境退化預警的研究。同時，利用遙感技術建立草地資源的動態監測預警、大面積估產及土壤環境質量評估。

與物理、化學監測方法相比，生物監測能夠更加確切地反映污染因子對人和生物的危害及環境污染的綜合影響。環境污染物比較低的情況下，生物監測可以利用有些生物對特定污染物很敏感，在危害人體之前進行“早期診斷”。 與物理、化學監測方法相比，生物監測不能像理化監測那樣獲得準確的定量數據。監測生物對污染因子的敏感性隨生活在污染環境中時間的增長而降低，專一性相對較差。 因此，必須將理化監測和生物監測結合起來，生物監測作為理化監測的補充，利用理化監測數據闡明生物反應現象的本質，全面、準確、客觀地評價環境質量。