生物圈即地球系统中的生命及生物圈层。科学家认为，地球在其不断发展与演化过程中，生命及生物在大气圈、水圈及岩石圈的表层产生和发展，最后生物的大部分个体集中在地表和水体上下约100米厚度的范围内，形成一层环绕地球的“生命膜”。
生物圈是地球系统中最活跃的圈层，它不仅包括了原核生物界、植物界、动物界，也应当包括人类。生物离不开它生存的环境，环境影响着生物的生理、形态和分布；反过来，生物又对地球环境产生重大影响。例如，工业化的迅速发展改变了大气成分，CO2含量急剧增加，臭氧洞不断扩大；人类大规模地砍伐森林、破坏草场引起沙漠化不断扩大，水土流失日益严重，水旱灾害频繁发生，使得人类生存的环境日益恶化。
生物圈是地球的一个大圈层，生命及生物有千万种。要分清它们的数量、种类、分布范围、活动程度、变化以及对环境的影响程度等，数字地球对这些研究都有非常重要的作用。例如1998年我国的大洪水，利用数字地球系统就可以进行天气预报，可以取得洪水淹没的范围、淹没损失，为国家及当地政府防灾、救灾服务。同样利用数字地球可以了解森林、草场破坏情况，以便科学地指导植树造林，保护生态环境，确保国民经济的持续发展。