20世纪50年代以来，以E.P.奥德姆为代表，建立了系统生态学的研究思想，把生物与环境看作一个整体来研究，定义生态学是“研究生态系统结构与功能的科学”。水生生态系统研究以水生生物及其栖息环境为对象，阐明系统中的物质循环、能量流动、演替和平衡的规律，是流域水质目标管理、江河湖海水污染防治和水资源合理开发利用的科学基础。

根据水域的水体基质（盐度）不同，水生生态系统可分为淡水生态系统、海水生态系统、河口或内陆咸水湖的咸水生态系统。海水盐度通常在35‰，淡水盐度通常在0.02‰～0.5‰，河口及某些内陆湖泊（如里海、青海湖、纳木错）盐度都在0.5‰～16‰。根据水生生物耐盐性，不同水域中生物区系组成发生变化。

根据水生生态系统的水体动力状态，淡水生态系统还可分为静水生态系统和流水生态系统。池塘、水库、湖泊和沼泽等属于静水生态系统；泉、溪流和江河等属于流水生态系统。根据水域单元不同，也可以分为河流生态系统、湖泊生态系统、水库生态系统、湿地生态系统等类型。

水生生态系统由非生物部分和生物部分组成。

水生生态系统的非生物部分包括：①生物生活的介质环境，主要有水体、水底沉积物、近水面大气以及广义上包括的水体毗邻陆域，具有水温、盐度、水深、水流、光照及其他物理因素特征。②参与生态系统物质循环的无机物质和有机化合物，前者包括碳、氮、磷、硅、硫等主要生命元素和微量元素；后者包括蛋白质、碳水化合物、脂类、腐殖质等。

水生生态系统的生物部分根据水生生物群落生活方式，可分为浮游生物、游泳生物、底栖生物、周丛生物和漂浮生物五大生态类群。①浮游生物。借助水的浮力浮游生活的生物，包括浮游植物和浮游动物，前者如硅藻、绿藻和蓝藻等；后者有原生动物、轮虫、枝角类、桡足类等。②游泳生物。能够自由活动的生物，如鱼类、两栖类、游泳昆虫等。③底栖生物。生长或生活在水底沉积物中的生物，包括底栖植物和底栖动物，前者有水生高等植物和着生藻类；后者有环节动物、节肢动物、软体动物等。④周丛生物。生长在水中各种基质（石头、木桩、沉水植物等）表面的生物群，如着生藻类、原生动物和轮虫。⑤漂浮生物。生活在水体表面的生物，如浮萍、凤眼莲和水生昆虫。

根据生态机能和食物链营养结构等级，水生生态系统的生物可分为生产者、消费者、分解者和有机碎屑四类。①生产者（自养生物）。具有叶绿素等光合色素、能进行光合作用形成初级生产力的各类水生生物，包括浮游植物，底栖藻类和水生种子植物，也包括一些能利用光能和化学能的光合细菌和自养细菌。②消费者（异养生物）。以其他生物或有机碎屑为食的水生动物。因其所处营养级次的位置不同可分为初级、二级消费者。初级消费者主要指以浮游植物为食的小型浮游动物及少数以底栖藻类为食的动物，一般体型较小；次级消费者指水生肉食性动物。③分解者。主要指细菌和真菌。它们把已死生物的各种复杂物质，分解为可供生产者和消费者吸收利用的有机物和无机物，因而在海洋有机和无机营养再生产过程中起着重要作用。④有机碎屑。有来源于未被完全摄食或消化的食物残余、浮游植物在光合作用的过程中所产生的一部分低分子有机物，以及陆地生态系统输入的颗粒性有机物，可作为食物为某些动物所利用。

在水生生态系统中，除了以初级生产者为起点的食物链外，还存在以细菌为基础的腐殖食物链和以有机碎屑为起点的碎屑食物链。水中的微生物包括细菌、真菌、病毒和放线菌等，分属不同类群，具有生物数量多、分布广、繁殖快等特点，在水生生态系统物质循环中起着重要作用。

水生生态系统的生物群落组成因生境不同而差异显著。由于水深、水动力等非生物环境因素的影响，水生生态系统的生物结构和功能往往表现出显著空间异质性，如典型的湖泊生态系统，由近岸到湖心随着水深、光照、地形条件变化，分布着沿岸带群落、敞水带群落和深水带群落，广义上也包括水陆交错陆向的滨水群落带。沿岸群落带的生产者包括底生植物和各种藻类，其次为漂浮植物。由岸向深水方向，依次为挺水植物带、浮叶植物带、沉水植物带。沿岸带消费者丰富，包括几乎所有类群生物；敞水带的生产者主要为浮游植物和一些自养细菌，消费者主要为浮游动物和鱼类；深水带生产者和消费者均较少，食物来源供应依赖沿岸带和敞水带。

水生生态系统是生物群落及其以水为主的无机环境相互作用的自然系统，其生态服务功能在于能维持自然生态过程与区域生态条件，比如泥沙的推移、营养物质的运输、环境净化、维持湖泊和河流等自然生态系统的结构与过程。水生生态系统还有一定的娱乐、旅游等社会服务功能。

水生生态系统内各组成部分的物质循环和能量流动，以及相互间的信息反馈，能维持系统结构与功能的相对稳定，并具有一定的对抗外来胁迫的自我恢复能力，这被称为生态系统的恢复弹性。影响生态平衡的主要因素有两方面：①自然因素。如全球气候变化的影响。②人为因素。如污染、水资源过度开发利用、围垦等。当外来作用压力过大，超过生态系统恢复弹性时，水生生态系统则会失去平衡，系统就会遭到破坏。