Tương tác giữa các quần thể sinh vật trong hệ sinh thái về nguyên tắc là tổ hợp tương tác của các cặp quần thể. Có các loại quan hệ sau đây:
• Quan hệ trung lập: Quan hệ của các loài sinh vật sống bên cạnh nhau nhưng loài này không làm lợi hoặc gây hại cho loài kia. Ví dụ: chim và động vật ăn cỏ.
• Quan hệ lợi một bên: Hai loài sinh vật sống chung trên một địa bàn, một loài lợi dụng điều kiện do loài kia đem lại nhưng không gây hại cho loài thứ hai. Ví dụ: Vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn sống trong đường ruột động vật lợi dụng thức ăn và môi trường sống của cơ thể động vật nhưng không gây hại hoặc ít gây hại cho vật chủ.
• Quan hệ ký sinh:Là quan hệ của loài sinh vật sống dựa vào cơ thể sinh vật chủ với vật chủ có thể gây hại và giết chết vật chủ: giun, sán trong cơ thể động vật và con người.
• Quan hệ thú dữ - con mồi:Là quan hệ giữa một loài là thú ăn thịt và loài kia là con mồi như giữa sư tử, hổ, báo và các loài động vật ăn cỏ.
• Quan hệ cộng sinh:Là quan hệ của hai loài sinh vật sống dựa vào nhau, loài này đem lại lợi ích cho loài kia và ngược lại. Ví dụ: Tảo và địa y, tảo cung cấp thức ăn cho địa y, còn địa y tạo ra môi trường cư trú cho tảo.
• Quan hệ cạnh tranh:Là quan hệ giữa hai hay nhiều loài cạnh tranh với nhau về nguồn thức ăn và không gian sống có thể dẫn tới việc loài này tiêu diệt loài kia. Ví dụ: quan hệ giữa thỏ và vật nuôi ở châu Úc trong cuộc cạnh tranh giành các đồng cỏ.
• Quan hệ giữa nhiều loài: Trong thực tế các loài sinh vật có thể thay đổi quan hệ theo thời gian. Ví dụ: quan hệ giữa chuột và rắn trong một quần đảo Thái bình dương trong một năm có thể thay đổi: Mùa đông - chuột bắt rắn, chuột là thú ăn thịt; Mùa hè - rắn bắt chuột, rắn là thú ăn thịt.
Trong các quan hệ trên 2 loại quan hệ giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng sinh thái tự nhiên là quan hệ thú dữ - con mồi và quan hệ ký sinh. Quan hệ thú dữ - con mồi giúp cho quần thể con mồi duy trì tính chống chịu cao với thiên nhiên, không phát triển bùng nổ về số lượng cá thể. Quan hệ ký sinh giúp cho việc diệt trừ sâu bệnh và các loài có hại đối với con người giữ cho số lượng sâu bệnh nằm trong giới hạn nhất định.