Cīņa par dabas saglabāšanu un sabiedrības izglītošana un iesaistīšana dabas aizsardzības kustībā ir būtisks dabas aizsardzības uzdevums. Pētniecībā iegūtie rezultāti un secinājumi tiek skaidroti plašai sabiedrībai. Lai novērstu dabas objektu degradāciju un bioloģiskās daudzveidības samazināšanos, atsevišķos gadījumos tiek izdarīts spiediens uz ražotājiem un likumdevējiem, tādējādi darbojoties pašas sabiedrības dzīves kvalitātes saglabāšanas interesēs. Sākotnēji radās kā “dabas konservācija” (nature conservation), kas akcentēja nepieciešamību aizsargājamos objektus pilnībā izslēgt no jebkādas cilvēka saimnieciskās darbības. Tā kā daudzu aizsargājamu dabas objektu (piemēram, pļavu biotopu) pastāvēšanu var nodrošināt tikai ekstensīva cilvēka saimnieciskā darbība, mūsdienās uzsvars likts uz dabas ilgtspējīgu apsaimniekošanu (nature protection).

Dabas aizsardzības uzdevums ir nodrošināt dzīvo organismu populāciju, sugu un dzīvotņu daudzveidības saglabāšanu uz cilvēka saimnieciskās darbības fona, tādējādi nodrošinot paša cilvēka eksistenci un dzīves kvalitāti. Dabas aizsardzība izstrādā teorētiskos pamatus bioloģiskās daudzveidības saglabāšanai, aizsargājamo teritoriju plānojumu un apsaimniekošanas metodes, veic reto un izmirstošo sugu pavairošanu un reintrodukciju dabiskajā vidē, bioloģiskās daudzveidības, sugu populāciju un biotopu monitoringu, izstrādā ieteikumus vides likumdevējiem.

Lai nodalītu un apvienotu dabas aizsardzības problēmu risināšanai svarīgos ekoloģijas jautājumus, izveidota dabas aizsardzības bioloģija (conservation biology), ko var uzskatīt par dabas aizsardzības apakšnozari. Dabas aizsardzības novirziens ir arī savvaļas sugu aizsardzība (wildlife conservation), kas risina reto un aizsargājamo mugurkaulnieku sugu saglabāšanas problēmas. Pēc nosaukuma ļoti tuva ir dabas aizsardzības psiholoģija (conservation psyhology), taču tā tiek uzskatīta par psiholoģijas, nevis vides zinātnes apakšnozari, kas pēta cilvēka garīgo attieksmi pret dzīvo dabu un ekosistēmām.

Dabas aizsardzības problēmu risināšana balstās uz ekoloģijā atklātajām likumsakarībām. Aizsargājamo teritoriju plānošana balstās uz salu bioģeogrāfijas teoriju, saskaņā ar kuru sugu imigrācijas un izmiršanas procesi atkarīgi no teritoriju fragmentu lieluma, izvietojuma ainavā un tos savienojošajiem sugu migrācijas koridoriem. Aizsargājamo teritoriju apsaimniekošanas pasākumu izstrādāšana balstās uz ekoloģisko sukcesiju teoriju, saskaņā ar kuru ekosistēmās nemitīgi notiek attīstības procesi, kas izpaužas kā likumsakarīga sugu nomaiņa, veģetācijas un augšņu stuktūras izmaiņas, kā arī dažādu iekšējo traucējumu (uguns, vējgāzes, sausums, sals, kaitēkļu masveida savairošanās) izsaukto mozaīkveida telpiskās struktūras dinamiku. Atsevišķu īpaši apdraudēto sugu aizsardzības pasākumi balstās uz metapopulāciju teoriju, kas apskata sugas populāciju kā teritoriāli nodalītu subpopulāciju sistēmu, kuras iekšienē notiek izmiršanas, emigrācijas, imigrācijas un rekolonizācijas procesi. Uz izmiršanas robežas esošu sugu populāciju atjaunošana balstās uz populāciju ģenētikā atklātajām likumsakarībām, lai novērstu tuvradnieciskās krustošanās kaitīgo ietekmi. 20. gs. 80. gados attīstījās jauna bioloģijas apakšnozare – atjaunošanas ekoloģija (restoration ecology), kuras ietvaros tiek veikti pētījumi par degradētu, bojātu vai cilvēka iznīcinātu biotopu un ekosistēmu atjaunošanas iespējām un, balstoties uz izstrādātajām metodēm, veikta praktiska ekosistēmu atjaunošana. 

Dabas aizsardzībā izmanto plašu vides zinātnē un ekoloģijā pielietojamo metožu klāstu, tai skaitā lauka pētījumu metodes dzīvo organismu uzskaitē, fizioloģiskā stāvokļa novērtēšanā. Aizsargājamo teritoriju un biotopu izdalīšanā izmanto teritorijas plānošanas metodes, tai skaitā tālizpēti. Reto un aizsargājamo sugu saglabāšanā plaši izmanto populāciju ģenētikas pētījumu metodes, tai skaitā modernās genomikas metodes. Izmanto gan eksperimentu, gan matemātisko modelēšanu.

Dabas aizsardzības idejas atrodamas jau senās Babilonija valdnieka Hammurapi (1792.–1750. gadā p. m. ē.) likumu kodeksā par mežu aizsardzību. 17.–18. gs. tās attīstīja vācu un franču mežsaimnieki. Daudzi domātāji Anglijā un Skotijā, to skaitā lords Monboddo (James Burnett, Lord Monboddo), 18. gs. norādīja uz dabas aizsardzības nepieciešamību. Zinātniski pamatota dabas aizsardzības kustība izveidojās 19. gs. 1913. gadā Bernē (Šveicē) sanāca pirmā starptautiskā dabas aizsardzībai veltītā konference. Pirmie praktiskie pasākumi dabas aizsardzībā tika veikti Britu Indijā un Amerikas Savienotajās Valstīs (ASV). 1832. gadā ASV pieņemts likums Par Karsto avotu (Hot Springs) un to apkārtnes aizsardzību Arkanzasas pavalstī. Vācu mežsaimnieki 1836. gadā izveidoja pirmo meža rezervātu Čehijā. Vācijā tika izveidots pirmais ģeoloģiskais dabas rezervāts Zībengebirgerē (Siebengebirge). 1872. gadā pēc amerikāņu ģeologa Ferdinanda Heidena (Ferdinand Vandeveer Hayden) iniciatīvas nodibināts pasaulē pirmais nacionālais parks – Jeloustonas nacionālais parks (Yellowstone National Park) ASV. Pateicoties dabas pētnieka Džona Mūra (John Muir) aktīvajai darbībai, 1864. gadā ASV, Sjerranevadas kalnos, tika izveidots Josemiti dabas parks (Yosemite National Park) un Sekvoju nacionālais parks (Sequoia National Park). 1878. gadā Austrālijā pie Sidnejas izveidoja Karalisko nacionālo parku (Royal National Park), 1885. gadā Kanādā – Klinšu kalnu nacionālo parku (Rocky Mountains National Park), 1887. gadā Jaunzēlandē – Tongariro nacionālo parku (Tongariro National Park).

Mūsdienās pasaulē ir aptuveni 200 000 aizsargājamo teritoriju, kas aptver 14,6 % no sauszemes un 2,8 % no pasaules okeāna platības. Pastiprinātās cilvēka negatīvās ietekmes dēļ uz dzīvo dabu mūsdienās īpaši aktuāls kļuvis dabas aizsardzības virziens – savvaļas sugu aizsardzība. Par apdraudētu sugu uzskata tādu sugu populāciju, kas var izmirt nepietiekama indivīdu skaita vai nelabvēlīgu vides apstākļu dēļ. Ar katru gadu savvaļas sugām piemērotu biotopu platības pasaulē samazinās. Dzīvotņu samazināšanās, degradācija un fragmentācija, neregulētas medības un populāciju pārmērīga ekspluatācija, vides piesārņojums un klimata pārmaiņas ir galvenie iemesli, kas apdraud savvaļas sugas.

Izmirstošu sugu populāciju atjaunošanā liela nozīme ir Pasaules zooloģisko dārzu un akvāriju asociācijai (World Association of Zoos and Aquariums), kuras ietvaros tiek saskaņota un organizēta plānveidīga reto dzīvnieku sugu indivīdu apmaiņa un krustošana, lai savairotu dzīvniekus tādā skaitā, lai varētu veikt pakāpenisku sugas reintrodukciju dabā. Starptautiskā dabas un dabas resursu aizsardzības savienība (International Union for Conservation of Nature and Natural Resources, IUCN) izveido un aktualizē Īpaši apdraudēto sugu sarakstu (Red List of Threatened Species), kas rezultējas valstu un reģionu Sarkano Grāmatu sastādīšanā. Pēc IUCN iniciatīvas sagatavota Starptautiskā konvencija par tirdzniecību ar apdraudētajām savvaļas faunas un floras sugām (Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora, CITES) un Ramsāres konvencija (Ramsar Convention) par starptautiskas nozīmes mitrāju aizsardzību. IUCN, Apvienoto Nāciju Vides programma (United Nations Environment Programme, UNEP) un Pasaules dabas fonds (World Wide Fund for Nature, WWF) izstrādāja Pasaules dabas aizsardzības stratēģiju (World Conservation Strategy), kuras galvenie mērķi ir uzturēt būtiski svarīgos ekoloģiskos procesus un dzīvības atbalsta sistēmas; saglabāt ģenētisko daudzveidību; nodrošināt ilgtspējīgu sugu un ekosistēmu izmantošanu. IUCN sagatavotajā Pasaules dabas hartā (World Charter for Nature, 1982) formulēti pieci dabas aizsardzības pamatprincipi: (1) daba jārespektē un tās būtiskos procesus nedrīkst traucēt; (2) ģenētiskā daudzveidība uz Zemes nedrīkst tikt apdraudēta; visu dzīvības formu gan savvaļas, gan domestificēto populācijām jābūt pārstāvētām tādā skaitā, lai nodrošinātu to izdzīvošanu, jāaizsargā tām nepieciešamās dzīvotnes; (3) visām vietām uz Zemes gan uz sauszemes, gan jūrā jābūt pakļautām minētajiem aizsardzības principiem; īpaši jāaizsargā unikālās teritorijas un paraugteritorijas, kas pārstāv dažādus ekosistēmu tipus un apdraudētu sugu dzīvotnes; (4) ekosistēmas un dzīvie organismi, kā arī zemes, okeāna un atmosfēras resursi, ko izmanto cilvēks, ir saprātīgi jāapsaimnieko, lai uzturētu to optimālu ilgtspējīgu produktivitāti, vienlaikus neapdraudot citu ar tiem saistītu ekosistēmu vai sugu eksistenci; (5) daba jāaizsargā no degradācijas, ko izraisa karadarbība vai cita veida destruktīvas aktivitātes.

1991. gadā IUCN sadarbībā ar ANO Vides programmu (United Nations Environment Programme) un Pasaules dabas fondu publicēja dokumentu “Rūpējoties par Zemi” (Caring for the Earth), kurā formulētas vadlīnijas, kas jāievēro pasaules sabiedrībai, lai apturētu planētas tālāku degradāciju, tai skaitā bioloģiskās daudzveidības samazināšanos. 2012. gadā IUCN publicēja dokumentu “Pasaules 100 apdraudētākās sugas” (The world's 100 most threatened species). Dabas aizsardzība ir viena no ES vides politikas prioritātēm – pamatojoties uz Biotopu direktīvu (Habitats Directive, 1979) un Putnu direktīvu (Birds Directive, 1992), katrā ES dalībvalstī izveidots Eiropas īpaši aizsargājamo teritoriju (Special Areas of Conservtion) tīkls Natura 2000, kura ietvaros bez biotopiem un putniem tiek aizsargātas arī citas apdraudētas dzīvnieku un augu sugas. ES kandidātvalstis savukārt savās teritorijās izveidoja analogus dabas aizsardzības tīklus Emerald projekta ietvaros, kas īstenots, balstoties uz Bernes konvenciju par Eiropas savvaļas sugu un dabisko biotopu aizsardzību (Bern Convention on the conservation of European wildlife and natural habitats).

Mūsdienās bioloģiskās daudzveidības stāvoklis pasaulē rada bažas. Pēc ES starpvalstu vienošanās 2001. gadā tika izvirzīts mērķis līdz 2010. gadam apturēt bioloģiskās daudzveidības samazināšanos ES. Neskatoties uz veiktajiem pasākumiem, 2010. gadā Eiropas Komisijas ekspertu veiktā analīze parādīja, ka šis mērķis nav sasniegts – sugu daudzveidība Eiropā un pasaulē turpina samazināties. Pasaules Dabas fondā sadarbībā ar Apvienoto Nāciju Vides programmas Pasaules dabas aizsardzības un monitoringa centru (The United Nations Environment Programme's World Conservation Monitoring Centre, UNEP WCMC) izstrādāts dzīvās planētas indekss (Living Planet Index, LPI), kas raksturo planētas mugurkaulnieku populācijas kopējā īpatņu skaita sarukumu procentos kopš 1970. gada. Starplaikā līdz 2000. gadam tas samazinājies par 40 %, tai skaitā sauszemes sugu populācijai – par 30 %, saldūdens sugu populācijai – par 50 %, bet okeāna sugu populācijai – par 30 %.

Dabas aizsardzībā pasaulē darbojas desmitiem dažādu pētniecības un praktiskajā dabas aizsardzībā iesaistītu institūciju un organizāciju. Vairums no tām vienlaikus darbojas arī vides aizsardzības un citu ar vides problēmām saistītu problēmu izpētes jomās. Izšķir valsts finansētas institūcijas, starpvalstu organizācijas, nevalstiskās organizācijas, biznesa organizācijas un jaukta tipa organizācijas. No pētniecības institūcijām pasaulē pazīstams Ekoloģijas un hidroloģijas centrs (Center for Ecology and Hydrology, CEH) Lielbritānijā, Smitsona vides pētījumu centrs (Smithsonian Environmental Research Center, SERC) ASV, Helmholca vides pētījumu centrs (Helmholtz Centre for Environmental Research) Vācijā, Somijas Vides institūts (Finnish Environment Institute) un citi. Nozīmīgākā starptautiskā dabas aizsardzības organizācija ir IUCN, Eiropā – Eiropas vides aģentūra (European Environment Agency, EEA). Plašāk pazīstamās nevalstiskās organizācijas – Biodiversity International, BirdLife International, Greenpeace, Wildlife Conservation Society, Wetlands International, World Conservation Union (WCU), World Wide Fund for Nature (WWF).

Dabas aizsardzības problēmām veltīti zinātniskie raksti tiek publicēti dažādos žurnālos, tai skaitā Nature (kopš 1869. gada; Nature Publishing Group). Specializēti dabas aizsardzībai veltīti lielākie zinātniskie žurnāli ir Conservation Biology (kopš 1987. gada; Wiley-Blackwell), Biological Conservation (kopš 1968. gada; Elsevier), Journal for Nature Conservation (kopš 1992. gada; Elsevier), Nature Conservation (kopš 2012. gada; Pensoft Publishers).

Dabas aizsardzības teorētisko problēmu risināšanā lielu ieguldījumu devuši pētnieki: amerikāņu populāciju biologs Maikls Soulē (Michael Ellman Soulé) – viens no mūsdienu dabas aizsardzības bioloģijas pamatlicējiem; amerikāņu zoologs Džons Eizenbergs (John F. Eisenberg) – viens no ievērojamākajiem zīdītāju sugu aizsardzības problēmu pētniekiem; amerikāņu ekologs Robins Fosters (Robin B. Foster) – devis lielu ieguldījumu tropisko mežu mikrosukcesiju dinamikas izpētē; austrāliešu populāciju ģenētiķis Aians Franklins (Ian Robert Franklin) – devis nozīmīgu ieguldījumu populāciju ģenētiskās struktūras izpētē; amerikāņu ekologs Daniels Gudmans (Daniel Goodman) – devis ieguldījumu jūras zīdītāju ekoloģijas pētījumos; amerikāņu ģeogrāfs Murejs Grejs (Murray Gray) – uzsvēris nedzīvās dabas daudzveidības jeb ģeodiversitātes pētījumu nepieciešamību; singapūriešu pētnieks Navjots Sodhi (Navjot S. Sodhi) – pētījis tropisko mežu ekosistēmas un aizsardzību. Lielu ieguldījumu dabas aizsardzības ideju popularizēšanā un sugu aizsardzībā devuši arī dabas pētnieki un rakstnieki Džeralds Darels (Gerald Durrell), Bernhards Gržimeks (Bernhard Grzimek), Džeina Gudola (Jane Goodall), Džoja Ādamsone (Joy Adamson).