Ekotoksikoloģija pēta vidi piesārņojošo vielu, piemēram, pesticīdu, smago metālu, un citu vielu ietekmes, kā arī fizikālo faktoru, piemēram, jonizējošā starojuma, iedarbību. Izpētes līmenis aptver vielu koncentrāciju noteikšanu dzīvajos organismos, to uzkrāšanos orgānos, īpaši to koncentrācijas paaugstināšanos (bioakumulāciju), vielu metabolismu, organisma metabolismu vielu iedarbības rezultātā, kā arī vielu transformāciju un to degradāciju līdz savienojumiem, kas no organisma tiek izvadīti vai tajā deponējas. Vielu pārvērtības un to iedarbība ir atšķirīga organismu grupu starpā, un līdz ar to ekotoksikoloģijas pētījumi attiecas uz dzīvajiem organismiem visos dzīvās dabas organizācijas līmeņos, kā arī visās ekosistēmās, piemēram, ūdeņos, mežos, tuksnešos. Ekotoksikoloģija pēta arī vielu “transportu” (vielu pārvietošanos dzīvajos organismos), vielu “likteni” (vielu pārvērtības) vidē, iedarbības efektus.

Ekotoksikoloģijas teorētiskā nozīmība saistās ar vielu iedarbības izpēti dabas vidē, sākot no molekulārā līmeņa un noslēdzot ar iedarbības rakstura izpēti ekosistēmu līmenī. Vienlaikus tiek veikts iedarbības bīstamības izvērtējums. Vielu iedarbības izpēte ļauj izstrādāt vielu aprites modeļus, veikt vielu ietekmes dzīves cikla analīzi un sistēmdinamikas modelēšanu. Ekotoksikoloģijas praktiskā nozīmība saistās ar vides piesārņojuma normēšanas sistēmas izveidi, vielu iedarbības riska analīzi. Ekotoksikoloģija nodrošina arī vielu un produktu toksiskuma pārbaudes metožu izstrādi un sniedz ieguldījumu vides tehnoloģiju izstrādē.

Ekotoksikoloģija ir vides zinātnes apakšnozare. Ekotoksikoloģija tiek iedalīta eksperimentālajā un teorētiskajā ekotoksikoloģijā, kā arī riska analīzē un riska modelēšanā.

Ekotoksikoloģijas pētījumu saturu veido vielu koncentrācijas pētījumi vidē, it īpaši dzīvajos organismos, uzskatot, ka kopsakarību izpēte starp vielas saturu vidē un tās iedarbības sekām ir prioritārs pētījumu uzdevums. Līdz ar to ekotoksikoloģisko pētījumu mērķis saistās ar vielas mikrodaudzumu analīzi. Nākamais būtiskais pētījumu līmenis saistās ar nepieciešamību nodrošināt izpratni par procesu raksturu dzīvajos organismos un to, kā tos ietekmē gan dabiskas izcelsmes, gan antropogēnas vielas. Ekotoksikoloģijas nozīmīgs aspekts ir tas, ka pētījumi kopumā aptver procesus “no molekulas līdz ekosistēmai” vai arī “no gēna līdz fizioloģijai”, līdz ar to izvirzot nepieciešamību izstrādāt šai nozarei specifisku pētījumu metodoloģiju. Pieaugot sistēmas organizācijas (sarežģītības) pakāpei, aizvien komplicētāk kļūst izvērtēt vielu ietekmes, toties pieaug iegūto rezultātu nozīmīgums.

Ekotoksikoloģija integrē pētījuma metodes un pieejas, kas pastāv ekoloģijā, toksikoloģijā, fizioloģijā, vides ķīmijā, analītiskajā ķīmijā, molekulārajā bioloģijā un matemātikā, vienlaikus attīstot jaunas zinātnes nozares metodoloģiju. Nozīmīgs izpētes instruments ir vielu pārvērtību izpēte, izmantojot biomonitoringa metodes. 

Ekotoksikoloģijas attīstību noteica nepieciešamība pēc zināšanām par to, kā vidē nonākušās vielas ietekmē cilvēka veselību un dabas vidi. Ekotoksikoloģijas attīstību nodrošināja izpratnes izveidošanās par vielu kaitīgo iedarbību darba vidē un intensīvas rūpnieciskās attīstības rezultātā industriālajos apvidos radītā vides piesārņojuma bīstamību. Izpratni par šī piesārņojuma nozīmību sekmēja pētījumi par radioaktīvā piesārņojuma iedarbības bīstamību kodolieroču izmantošanas rezultātā (Hirosima un Nagasaki 1945. gadā, Japānā). Par būtisku problēmu kļuva pilsētvides gaisa piesārņojums, kura rezultātā veidojās, piemēram, smogs. Rūpniecisku avāriju rezultātā radās vides piesārņojums, piemēram, 1984. gadā Indijā, Bhopalā, kad metilizocianāta izplūde radīja daudzu cilvēku bojāeju, vai arī Itālijā, Seveso, kad avārijas rezultātā vide tika piesārņota ar dioksīniem. No otras puses, vides piesārņojuma rezultātā acīmredzami kļuva piesārņojuma iedarbības draudi ne tikai uz cilvēku, bet arī uz dabas vidi kā tādu. Sabiedrības uzmanību pesticīdu iedarbības bīstamībai pievērsa Amerikas Savienoto Valstu (ASV) bioloģe Reičela Kārsona (Rachel Carson) grāmatā “Klusais pavasaris” (Silent spring), aprakstot pesticīdu kļūdainas izmantošanas iespējamās sekas dabas vidē. Acīmredzamas kļuva arī skābo nokrišņu, pesticīda DDT un citu vielu iedarbības sekas, liekot pievērsties vielu ietekmes pētījumiem ne tikai uz cilvēku, bet arī uz dabas vidi, kā arī izprast procesu raksturu, kā vidē nokļuvušās vielas var nelabvēlīgi iedarboties. Medicīnā izmantotais preparāts talidomīds atsedza vielu teratogēnas iedarbības (iedarbība, kas rada zīdītāju augļa kroplības) draudus. Vjetnamas kara laikā izmantotie defolionti parādīja dioksīnu iedarbības bīstamību. Nozīmīgākie procesi, kas noteica ekotoksikoloģijas attīstību, bija vides ķīmijas attīstība, piemēram, jaunu analīzes metožu izstrāde, kas ļāva analizēt rūpnieciski ražotās vielas cilvēka organismā un dzīvo organismu audos, kā arī pētīt antropogēnas izcelsmes vielu pārvērtību raksturu dabas vidē. No otras puses, antropogēnās izcelsmes vielu iedarbības bīstamība kļuva acīmredzama, ne tikai apzinot rūpniecisko avāriju iedarbības raksturu, bet arī cilvēka radīto vielu iedarbības bīstamību uz ikvienu cilvēku ikdienā, kā arī uz dabas vidi. Terminu “ekotoksikoloģija” pirmo reizi definēja franču toksikologs Renē Trio (René Truhaut) 1969. gadā.

Ekotoksikoloģijas lomu sabiedrībā un zinātnē nosaka nepieciešamība apzināt un spēt pārvaldīt ietekmes, kuras vidi piesārņojošās vielas var atstāt uz cilvēka veselību un dabas vidi. Līdz ar to pastāv sekojošas ekotoksikoloģijas funkcijas: 1) vielu un faktoru iedarbības izpētes uzdevums; 2) regulatorā funkcija, respektīvi, priekšlikumu izstrāde vielu lietošanas pārvaldībai; 3) sabiedrības informēšanas funkcija.

Ekotoksikoloģijas attīstību mūsdienās ietekmē jaunu, aktuālu vides problēmu identifikācija un līdz ar to – ietekmes izpēte. Nozīmīgs pētniecības virziens saistās ar “jauno” vidi piesārņojošo vielu īpašību izpēti un iespējamo ietekmju apzināšanu. Šādu vielu vidū var minēt ārstniecībā izmantotās vielas (vides piesārņojums ar medikamentiem), nanomateriālus, mikroplastmasu un citas vielas.

Vadošās pētniecības iestādes: ASV Nacionālais vides veselības institūts (National Institute of Environmental Health Sciences) Darhemā (ASV) – nodrošina un koordinē pētījumus ekotoksikoloģijā, izstrādājot vides veselības un vielu toksiskuma kritērijus un veicot jaunsintezētu vielu ekotoksikoloģisko izpētei; Helmholca Vides pētniecības centrs (Helmholtz-Zentrum fuer Umweltforschung) Leipcigā (Vācijā) – specializējas ķīmisko vielu ekotoksikoloģiskajā izpētē, ekotoksikoloģiskajā ķīmijā un sistēmekotoksikoloģijā. Pētniecībā liela nozīmē ir toksikoloģijas biedrībām, piemēram, Britu Toksikoloģijas biedrībai (British Toxicology Society), kas koordinē pētniecību un nodrošina konkrētu zinātnes virzienu attīstību.

Vadošie pētnieki: vācu ekotoksikologs Gerits Šīrmans (Gerrit Schüürmann) – sniedz būtisku ieguldījumu prioritāras bīstamības vielu iedarbības rakstura izpētē; zviedru ķīmiķis Oke Bergmans (Bengt Åke Lennart Bergman) – attīsta noturīgo vidi piesārņojošo vielu analīzes metodes; amerikāņu ekotoksikologs Lī Šugarts (Lee R. Shugart) – attīsta vielu iedarbības izpēti ekosistēmās.

Nozīmīgākie zinātniskie žurnāli ekotoksikoloģijā ir Environmental Health Perspectives (kopš 1972. gada; izdod National Institute of Environmental Health Sciences), Ecotoxicology (kopš 1991. gada; izdod Springer), Ecotoxicology and Environmental Safety (kopš 1985. gada; izdod Elsevier), Environmental Toxicology (kopš 1986. gada; izdod Wiley), Environmental Toxicology & Pharmacology (kopš 1996. gada; izdod Elsevier), Journal of Environmental Science and Health (kopš 1996. gada; izdod Taylor and Francis), Toxicological & Environmental Chemistry (kopš 1979. gada; izdod Taylor and Francis).