По сравнению с физико-химическими, биоиндикационные методы имеют некоторые преимущества, а именно: они не требуют дорогостоящих и капризных аппаратов, результаты могут быть получены без вмешательства в жизненные процессы организмов, выявляются интегральные оценки, мало зависящие от мгновенных значений, можно одновременно охарактеризовать большие территории, составляя, например, биоиндикационные карты степени загрязненности среды. Биоиндикационные методы изучения антропогенного влияния на окружающую среду являются вспомогательными (но достаточно точными и дешевыми), они не заменяют точные физико-геохимические исследования среды. Лишь дружный и целенаправленный «союз» и комплексность определений вещественно-элементарного характера сред и биоиндикационных методов мониторинга может дать результаты, всесторонне характеризующие состояние и динамику изменений экосреды.
Наиболее изучены в настоящее время реакции на загрязнение перечисленных сред различными веществами и их смесями со стороны растений. Фитоиндикационные наблюдения тесно связаны с определенными экологическими условиями, с их помощью возможно качественно и даже количественно оценивать характер изменений во внешней среде (по присутствию и состоянию этих растений). Использование популяций, отдельных видов, групп видов и растительных сообществ в целях индикации экологических условий – предмет изучения индикационной геоботаники, одного из первых направлений, получивших широкое развитие в биоиндикации.
Для обнаружения специфических загрязнений воздушного бассейна и для слежения за динамикой этого загрязнения возможно применение чувствительных видов растений и других организмов. К их числу относятся низшие растения, лишайники, грибы, многие высшие растения. Толерантные или индикаторные виды, а также их сообщества используются для характеристики почвенных условий, определения концентрации тяжелых металлов.
В качестве биотесторов, кроме растений, достаточно часто используются бактерии (особенно кишечная палочка), водоросли (в частности, хлорелла), низшие грибы, инфузории, низшие ракообразные, беззубки, личинки хирономид, рыб, земноводных и т. д.
Микробиология. Микроорганизмы быстро обнаруживают загрязнения как воды, так и почвы. Существуют микроорганизмы, особо чувствительные к некоторым веществам, другие принимают участие в распаде загрязнителей.