《周禮·地官》將動、植物的生境分為五類並指出它們所適宜生活和生長的動、植物類型。這就是：“一曰山林，其動物宜毛物(獸類)，其植物宜皂物(柞栗之屬)”；“二曰川澤，其動物宜鱗物(魚類)，其植物宜膏物(蓮芡之屬)”；“三曰丘陵，其動物宜羽物(鳥類)，其植物宜核物(核果類)；“四曰墳衍，其動物宜介物(魚鱉類)，其植物宜莢物(豆類)；“五曰原隰，其動物宜裸物(軟體動物)，其植物宜叢物(蘆葦類)。”在中國古代文獻中，首次使用了“動物”和“植物”兩個詞，並在中國和日本沿用至今。
根據《莊子·山木篇》記載，莊子已經觀察到自然界中存在人捕鳥，鳥吃螳螂，螳螂吃蟬，這樣複雜的生態現象。莊子所看到的實際上是一條包括人類在內的食物鏈。他已經意識到，在食物鏈中，生物總是相為利，同時相招害。他說：“物固相累，二類相召也。”
中國戰國時代的荀況在《荀子·王製》中，提出了一個從無生命的水火到有生命的植物、動物和人的變化係統。這就是：“水火有氣而生；草木有生而無知；禽獸有知而無義；人有氣，有生，有知亦且有義，故為天下貴也。”這裏指出了區別非生物與生物、植物與動物、動物與人的基本要素。這與亞裏士多德所建立的係統非常相似。亞裏士多德認為：植物隻含有植物靈魂，動物除含植物靈魂外，還含有動物靈魂，而人除含有植物、動物靈魂外，還含有理性靈魂。
荀況作《蠶賦》。這是有關桑蠶的形態與生活史最早的以賦的形式表述的專著。
《呂氏春秋·精通》記載：“月也者，群陰之本也。月望，則蚌蛤實，群陰盈；月晦，則蚌蛤虛，群陰虧。”說明中國學者在二千多年前已經獨立地觀察到了月亮周期對水生動物生殖的影響。
《山海經·山經》記述了分布於中國各地的動物270多種，植物160多種，並指出這些動植物的分布具有地區性差異。如熱帶、亞熱帶地區多桂、橘、柚、楠木；而溫帶幹旱區多鬆、柏、白果樹；熱帶、亞熱帶多象、白猿、大蛇，寒冷幹旱區多馬、駱駝、犛牛等。前2世紀《爾雅》全書十九篇，其中最後七篇分別是：《釋草》、《釋木》、《釋蟲》、《釋魚》、《釋鳥》、《釋獸》和《釋畜》。這幾篇不僅著錄了590多種動植物，指出它們的名稱，還根據它們的形態特征，納入了一定的分類係統之中。即將植物分為草本、木本兩大類，木本又分為喬木、灌木和檄木(相當於棕櫚科植物)。動物方麵分為：蟲、魚、鳥、獸四大類。並進一步提出動物分類的定義，如“二足而羽謂之禽”；“四足而毛謂之獸”《爾雅》在大類之下，還進行了更深一層的分類。即在每大類中，往往把同一科屬的動、植物編在一起。公元1世紀王充認為各種生物都能相當穩定地將本種類的特征傳給後代。他在《論衡》中說：“物生自類本種”，“且夫含血之類，相與為牝牡。牝牡之會，皆見同類之物”，“天地之間，異類之物，相與交接，未之有也”。王充所說的“本種”顯然包含有“種”的觀念。並且將能否互為交配，也列入種的特征之一。“物生自類本種”反映了當時人們對生物遺傳性的認識。
王充批評了天有意誌有目的產生萬物的觀點。他說：“春觀萬物之生，秋觀其成，天地為之乎?萬物自然也。如謂天地為之，為之宜用乎，天地安得萬萬千千乎，並為萬萬千千物乎!”(《論衡·自然》)他也反對儒家天有目的生人的說法。他說：“‘天故生人’，此言妄也，夫天地合氣，人偶自生也。”(《論衡·物勢》)《神農本草經》是中國現存最早本草著作，它類似今天的藥用動、植物誌。全書記載藥物365種，包括草、穀、米、果、木、蟲、魚、家畜、金石等。根據藥物對人體的作用，分為上、中、下三品。本書對所著錄的每種藥用動、植物都作了簡明的介紹。說明了藥物的藥理、藥性，主治功用、生長環境和別名等。它開創了本草著作的體例，對後來本草的發展，有很大影響。3世紀晉代陸機著《毛詩草木鳥獸蟲魚疏》，這是一部專門針對《詩經》中所提到的動、植物進行注解描述的專著。從書名可以看出，陸機顯然是以草、木、蟲、魚、鳥、獸來歸類動、植物的。全書共載動植物154種。其中草類54種，木類36種，鳥類23種，獸類12種，蟲魚類29種。對各種動植物的形態、生態、產地和用途進行了描述，並指出它們的異名，今名。
陸機《毛詩草木鳥獸蟲魚疏》首次對中國珍禽——鶴，作了形態分類描述：“鶴，形狀大如鵝，長三尺。腳青黑，高三尺餘。赤頂、赤目，喙長三尺餘。多純白，亦有蒼色。蒼色者，人謂之赤頰，常夜半鳴。”中國常見鶴類約有五六種。這裏所描述的，顯然是我國最常見的丹頂鶴，亦稱白鶴4世紀晉代郭璞對《爾雅》所載動、植物首先以當時秦晉地區通行的動、植物名稱解釋古老的動、植物名稱。他不僅引經據典解釋各種動植物的正名和別名，而且還根據自己從實際中獲得的知識對許多動、植物的形態、生態特征作了具體描述。郭璞還為《爾雅》所載動、植物繪圖，著有《爾雅圖》十卷。
晉代嵇含著《南方草木狀》全書三卷，上卷記草類29種，中卷記木類28種，下卷記果類17種和竹類6種。所記全是中國南方熱帶、亞熱帶植物。對每種植物形態特征進行了描述。
據《南方草木狀》記載，在晉代時中國南方果農已發現一種“赤黃色，大於常蟻”的蟻，是柑桔害蟲的天敵，並利用它來防治柑桔害蟲。
晉代葛洪已將恙蟲病(古稱河虱毒或沙虱熱)與沙虱(恙蟎)的寄生聯係在一起。