La protection de la biodiversité repose sur plusieurs outils : la connaissance, la protection, l'intégration dans les politiques d'aménagement et la gestion :
- En premier lieu la connaissance est indispensable : elle permet d'intégrer l'environnement en amont dans les projets, mais également de sensibiliser, former, et évaluer les politiques. Cette connaissance prend plusieurs formes. Les zones naturelles d'intérêt écologique, floristique et faunistique (ZNIEFF) mettent en avant les zones qui présentent une richesse patrimoniale importante. Les listes rouges de l'Union internationale pour la conservation de la Nature (UICN), déclinées au niveau national et régional, permettent d'évaluer le niveau de danger qui pèse sur les espèces. C'est un indicateur important. La connaissance s'appuie sur des données nombreuses mais très disparates. Un enjeu fort réside dans notre capacité à l'agglomérer et la diffuser
- La protection des milieux de faibles surfaces, riches d'un point de vue biodiversité. Plusieurs outils sont associés à ces protections : les réserves, les arrêtés de protection de biotope, les parcs nationaux... mais cette préservation, bien qu'indispensable, ne permet pas de maintenir les relations essentielles au fonctionnement des écosystèmes et doit être couplée à d'autres outils.
- la protection des espèces. Certaines espèces et habitats associés sont protégés en tant que tel. Chaque projet doit donner lieu à des études pour vérifier la présence d'espèces patrimoniales pour juger de l'adéquation entre projet et préservation de la biodiversité. Certaines espèces particulières bénéficient de plans d'action spécifiques en vue de leur préservation.
- la biodiversité dépendant des interactions entre espèces, il est apparu nécessaire de gérer des zones plus larges avec une protection moins forte. Ce sont, par exemple les sites Natura 2000 issus de l'application des directives européennes « habitats faune flore » de 1992 et « oiseaux » de 1979 ;
- la préservation de la biodiversité s'appuie de plus en plus sur la préservation et la restauration des continuités écologiques qui permettent aux espèces de se déplacer, de s'alimenter, de se reproduire... La « biodiversité ordinaire » joue un rôle fondamental.
- Enfin l'intégration de la biodiversité dans les politiques d'aménagement est un élément fort de sa préservation. Que ce soit dans les projets ou dans les documents d'urbanisme, une analyse en amont permet d'éviter les dégradations d’habitats et donc les impacts sur les populations.