Екологија се од оснивања Института 1947. год. негује и развија као посебан истраживачки правац. Одељење за екологију обједињује најзначајнија сазнања стечена у комплексним и стационарним истраживањима екосистемског карактера. Стечена искуства су резултат рада фитоеколога и зооеколога који су дуги низ година били организовани у четири одељења института (Одељење за физиолошку и биохемијску екологију биљака, Одељење за фитоекологију, Одељење за зооекологију и Одељење за ентомологију). Оснивачи чијом су се заслугом и ангажовањем развијале поједине области су првенствено академик Синиша Станковић, затим проф. Милорад Јанковић, др Војислав Мишић и проф. Максим Тодоровић. Одељење за екологију данас чине истраживачи сврстани у две групе: екологија биљака и екологија животиња.

Научна истраживања која се данас реализују у Одељењу представљају континуитет у еколошким истраживањима од оснивања института до данас. Фитоеколошка и зооеколошка истраживања, која су се некада одвијала у оквиру више одељења, данас се реализују у оквиру Одељењу за екологију.

Фитоеколошка истраживања интегришу екофизиолошка истраживања биљака и истраживање биолошког диверзитета. Екофизиолошка проучавања фокусирана су на: дефинисање лимитирајућих фактора животне средине; анализу морфолошког, анатомског, физиолошког, биохемијског и молекуларног одговора биљних врста на антропогено-индуковану деградацију станишта; идентификацију биљних врста које својим екофизиолошким адаптацијама и алелопатским интеракцијама одражавају промене у квалитету животне средине; и на процену њиховог екофизиолошког потенцијала да у антропогено измењеним условима опстану. Истраживања се концентришу на дефинисање еколошки базираних принципа за неутралисање, или смањење поремећаја у функционисању екосистема и обнављање биодиверзитета антропогено нарушених предела. Истраживањима су обухваћени различити типови нарушених станишта: девастирани шумски екосистеми, урбане и рипаријалне зоне оптерећене полутантима, депоније пепела и шљаке термоелектрана, као и различити типови природних станишта. Као модел-организми користе се аутохтоне и алохтоне биљне врсте (индикатори), које на репрезентативан начин карактеришу одређено станиште, или одређену антропогену активност. Испитивања интегришу теренска (in vivo i in situ) истраживања и лабораторијска мерења и анализе. Користе се различите технике: индукована флуоресценција хлорофила, спектрофотометријске и спектрометријске анализе, светлосна и SEM микроскопија, различите аналитичке хемијске, биохемијске и молекуларне технике у комбинацији са мултиваријационим методама и моделовањем адаптивног одговора биљака на антропогене поремећаје у екосистемима. Резултати ових истраживања примењују се у анализи утицаја и последица ефеката антропогене деградације станишта на биодиверзитет и функционисање екосистема. Осим фундаменталног, наведена истраживања имају и апликативан карактер, усмерен у правцу екологије обнављања. У том смислу тестирају се различити приступи и технике, с циљем дефинисања оптималног модела који може ефикасно помоћи у обнављању биодиверзитета различитих и у различитом степену нарушених терестричних екосистема.

Садашња фитоеколошка истраживања усмерена су и на истраживања шумских популација које својим присуством, генетичком структуром, физиолошким, морфолошким и репродуктивним својствима откривају историју вегетације и адаптивни потенцијал локалних популација да опстану у неповољним условима животне средине. Истраживања се фокусирају на представнике шумске флоре у заштићеним екосистемима (у рефугијумима, клисурама, кањонским долинама и планинским масивима) и најосетљивијим деловима екосистема (на ивицама шумских појаса), као и на откривање тока миграције врста у давној прошлости и њено предвиђање у скорој будућности. Резултати проучавања реликтних, ендемичних, угрожених, економски важних (или потенцијално важних) шумских врста нашег дела Балканског полуострва представљају научну основу за очување и заштиту биодиверзитета и директна су подршка спровођењу међународних обавеза о заштити биодиверзитета шумских екосистема и угрожених врста.

У циљу сагледавања интерактивности и међузависности геолошке подлоге, земљишта, климе, биодиверзитета и локалног становништва спроводе се и етноботаничка истраживања која олакшавају процену економског значаја природних станишта. Ова су истраживања усмерена пре свега ка очувању природних ресурса, заштити етноботаничког материјала и биолошке разноврсности предела.

Зооеколошка истраживања усмерена су на испитивања деловања абиотичких (полутаната) и биотичких (екто и ендопаразита и микроорганизама) фактора на имунски систем мишоликих глодара који је због своје високе сложености осетљив на различите утицаје из спољашње средине. Ова истраживања се спроводе код врсте Ratus norvegicus која се сматра природним имунобиолошким моделом за испитивање одбрамбених механизама. Истражује се утицај полутаната (кадмијума), или родентицида (варфарин) на имунски систем различитих сојева лабораторијских популација и популација из природе R. norvegicus, анализом ћелијских и молекулских механизама имуномодулаторног (проинфламаторног и имуносупресивног) капацитета у базалним условима имунске функције. Такође, истраживања су усмерена на индукције имунског одговора, посебно имунског одговора на резистенцију опортунистичкких микроорганизама као што је гљива Aspergillus fumigatus. Истраживања механизама резистенције на варфарин код природних популација мишоликих глодара, спроводе се испитивањем и анализом имуномодулаторног потенцијала на овај родентицид.

Зооеколошка истраживања усмерена су и на проучавање орнитофауне: на одређивање њиховог квалитативног и квантитативног састава на различитим стаништима, одређивање најмање површине станишта неопходног за очување птица и home-range угрожених врста, мониторинга индикаторских врста или група врста у склопу праћења нарушавања природних станишта и глобалних климатских промена, издвајање центара биодиверзитета и њихово повезивање коридорима између фрагментисаних станишта, цензус и демографска праћења угрожених врста (првенствено супа Gyps fulvus), конзервацију биодиверзитета, конзервациону екологију и реинтродукцију на Балканско полуострво, успостављање мониторинга угрожених и значајних врста орнитофауне.