Każdy ekosystem zajmuje określony obszar i jest wydzielony przestrzennie. Wielkość tego obszaru uwarunkowana jest jednolitością i rozkładem warunków biotopowych w przestrzeni, stąd ekosystemem jest zarówno las lub morze, jaki źródło czy zagajnik. Granicę między ekosystemami stanowi przejściowy pas o różnej szerokości, zwany ekotonem, charakteryzujący się dużą różnorodnością gatunkową. Ekosystemy, będąc układami otwartymi, są ze sobą powiązane. Wyróżnia się ekosystemy lądowe i wodne. Ich struktura przestrzenna wynika ze zróżnicowania warunków środowiska abiotycznego powiązanego z biocenozą.
Zróżnicowanie przestrzenne ekosystemów dotyczy zarówno zróżnicowania w płaszczyźnie poziomej, jak i pionowej. Zróżnicowanie w płaszczyźnie poziomej wynika ze zróżnicowania podłoża oraz innych elementów środowiska i przejawia się mozaikowatością siedlisk. Stąd ekosystem składa się z tzw. płatów, które różnią się nieco składem gatunkowym.
Zróżnicowanie pionowe związane jest zwłaszcza z oświetleniem, do którego przystosowują się organizmy tworzące biocenozę w danym ekosystemie. Efektem jest warstwowość ekosystemu. W ekosystemach lądowych mówi się o warstwach (piętrach), w ekosystemach wodnych o strefach.
Spośród ekosystemów lądowych najbogatsza struktura warstwowa występuje w lesie, gdzie wyróżnia się cztery warstwy: korony drzew, podszyt, runo, warstwę przyziemną obejmującą ściółkę z glebą. Ekosystemy lądowe pozbawione gatunków drzewiastych wykazują zredukowaną strukturę pionową. Stąd na łące wyróżnia się tylko warstwę ziół i warstwę przyziemną, a struktura agrocenoz jest jednowarstwowa; odpowiada tylko warstwie ziół
Warstwowość ekosystemów lądowych zależy także, oprócz oświetlenia, od gleby i stosunków wodnych.
W ekosystemach wodnych występuje znacznie większe zróżnicowanie pionowe i poziome niż w ekosystemach lądowych, co związane jest ze zmniejszaniem się ilości światła, aż do całkowitego jego braku w głębinach wodnych. Ponadto występuje uwarstwienie termiczne, duże zróżnicowanie warunków tlenowych oraz różnice w zasoleniu wód morskich i śródlądowych. W morzach wyróżnia się trzy strefy.W jeziorach jest ich na ogół mniej, co związane jest ze znacznie mniejszą głębokością. Również rzeki wykazują strefowość uwarunkowaną prędkością prądu wody.