A agroecologia preconiza a maximização da diversidade. Do ponto de vista biológico, essa diversidade de espécies e recursos genéticos pode ser mantida num nível espacial (sistemas agroflorestais e consorciação de cultivos); temporal (sucessão de cultivos); e pela combinação produtiva de plantas com animais. A biodiversidade contribui para a manutenção da riqueza nutricional; para a produtividade, criação de novas oportunidades de mercados, variedade de produtos e consequentemente rendimentos; segurança perante os riscos que as mudanças climáticas oferecem à produção agrícola; maior capacidade de uso eficiente dos recursos ambientais, além da realização de serviços ecossistêmicos como a polinização e a manutenção da qualidade do solo. Os sistemas agroecológicos diversificados são mais resilientes, com uma maior capacidade de se recuperar de perturbações, incluindo eventos climáticos extremos, como secas, inundações ou furacões, e de resistir ao ataque de pragas e doenças. As abordagens agroecológicas podem igualmente aumentar a resiliência socioeconômica. Por meio da diversificação e integração, os produtores reduzem sua vulnerabilidade caso uma única cultura, espécie animal ou outra mercadoria falhe. Ao reduzir a dependência de insumos externos, a agroecologia pode reduzir a vulnerabilidade dos produtores ao risco econômico.