生物标志物是指在亚个体和个体水平上既可以测定污染物暴露水平，也可以测定污染物效应的生理和生化指标。通常将其分为暴露生物标志物和效应生物标志物。
暴露生物标志物指示机体对化学污染物的暴露，但不显示这种变化所造成的不利效应的程度。效应生物标志物可以证明化学污染物对机体的不利效应。生物标志物是污染物作用于生物机体的早期反应，应用其进行监测能在早期阶段发现污染物的危害，起到“预警”系统的作用。由于生物化学反应和生理作用在不同种之间具有相似性，以一个物种的生物标志物的监测结果预测污染物对另一个物种的影响更加准确和精确，可以应用低等物种来预测高等物种，甚至人群。
生物标志物在环境监测和评价中还可以反映在特定环境中的生物体在生理上是否正常，起到环境诊断作用。在受损生态系统的修复时，通过对生物标志物的监测，可以知道修复技术是否有效和生态系统是否恢复到正常水平。