ในระบาดวิทยาการศึกษาเชิงนิเวศวิทยาใช้เพื่อทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างผลลัพธ์และการสัมผัสในระดับประชากร โดยที่ 'ประชากร' หมายถึงกลุ่มบุคคลที่มีลักษณะร่วมกัน เช่น ภูมิศาสตร์ เชื้อชาติ สถานะทางเศรษฐกิจและสังคม หรือการจ้างงาน^{[ 1 ]}สิ่งที่ทำให้การศึกษาเชิงนิเวศวิทยาแตกต่างจากการศึกษาอื่นๆ คือ หน่วยการวิเคราะห์ที่ศึกษาคือกลุ่ม ดังนั้นจึงไม่สามารถอนุมานเกี่ยวกับผู้เข้าร่วมการศึกษาแต่ละคนได้^{[ 2 ]}ในทางกลับกัน รายละเอียดของผลลัพธ์และการสัมผัสสามารถสรุปได้โดยทั่วไปสำหรับประชากรที่กำลังศึกษา ตัวอย่างของการศึกษาดังกล่าว ได้แก่ การตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยข้อมูลที่จัดกลุ่ม เช่น เขตเลือกตั้ง ภูมิภาค หรือแม้แต่ทั้งประเทศ^{[ 3 ]}

โดยทั่วไปแล้ว สามารถใช้การออกแบบที่แตกต่างกันสามแบบในการดำเนินการศึกษาทางนิเวศวิทยา ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ การศึกษาดังกล่าวอาจเปรียบเทียบประชากรหรือกลุ่มโดยใช้การออกแบบหลายกลุ่ม เปรียบเทียบช่วงเวลาโดยใช้การออกแบบแนวโน้มตามเวลา หรือเปรียบเทียบทั้งกลุ่มและเวลาโดยใช้การออกแบบแบบผสม^{[ 1 ] [ 4 ]}

การศึกษาของจอห์น สโนว์เกี่ยวกับการระบาดของอหิวาตกโรคในลอนดอนถือเป็นการศึกษาเชิงนิเวศวิทยาครั้งแรกที่แก้ปัญหาด้านสุขภาพ เขาใช้แผนที่แสดงจำนวนผู้เสียชีวิตจากอหิวาตกโรคเพื่อระบุว่าแหล่งที่มาของอหิวาตกโรคคือปั๊มน้ำบนถนนบรอดสตรีท เขาสั่งให้ถอดด้ามปั๊มน้ำออกในปี พ.ศ. 2397 และหลังจากนั้นก็ไม่มีผู้เสียชีวิตจากอหิวาตกโรคอีกเลย^{[ 5 ]}จนกระทั่งโรเบิร์ต โคคค้นพบแบคทีเรียในอีกหลายปีต่อมา จึงเข้าใจกลไกการแพร่กระจายของอหิวาตกโรค^{[ 6 ]}

ปัจจัยเสี่ยงด้านอาหารสำหรับมะเร็งได้รับการศึกษาโดยใช้การศึกษาเชิงนิเวศวิทยาทางภูมิศาสตร์และเชิงเวลา การศึกษาเชิงนิเวศวิทยาหลายประเทศเกี่ยวกับอัตราการเกิดและการเสียชีวิตจากมะเร็งที่เกี่ยวข้องกับอาหารประจำชาติแสดงให้เห็นว่าปัจจัยด้านอาหารบางอย่าง เช่น ผลิตภัณฑ์จากสัตว์ (เนื้อสัตว์ นม ปลา และไข่) สารให้ความหวาน/น้ำตาลที่เติมลงไป และไขมันบางชนิด ดูเหมือนจะเป็นปัจจัยเสี่ยงสำหรับมะเร็งหลายชนิด ในขณะที่ธัญพืชและผลิตภัณฑ์จากผักโดยรวมดูเหมือนจะเป็นปัจจัยลดความเสี่ยงสำหรับมะเร็งหลายชนิด^{[ 7 ] [ 8 ]}การเปลี่ยนแปลงตามเวลาในญี่ปุ่นเกี่ยวกับชนิดของมะเร็งที่พบได้ทั่วไปในประเทศพัฒนาแล้วทางตะวันตกนั้นเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงด้านโภชนาการไปสู่อาหารแบบตะวันตก^{[ 9 ]}

ความก้าวหน้าสำคัญในการทำความเข้าใจปัจจัยปรับเปลี่ยนความเสี่ยงของมะเร็งเกิดขึ้นจากการตรวจสอบแผนที่อัตราการเสียชีวิตจากมะเร็ง แผนที่ อัตราการเสียชีวิต จากมะเร็งลำไส้ใหญ่ในสหรัฐอเมริกาถูกใช้โดยพี่น้องเซดริกและแฟรงค์ ซี. การ์แลนด์เพื่อเสนอสมมติฐานว่ารังสีอัลตราไวโอเลตบี (UVB) จากแสงอาทิตย์ผ่านการผลิตวิตามินดี จะช่วยลดความเสี่ยงของมะเร็ง (สมมติฐาน UVB-วิตามินดี-มะเร็ง) ^{[ 10 ]}

มีการศึกษาความเชื่อมโยงระหว่างอาหารและโรคอัลไซเมอร์ โดยใช้การศึกษาเชิงนิเวศวิทยาตามภูมิศาสตร์และเวลา บทความแรกที่เชื่อมโยงอาหารกับความเสี่ยงของโรคอัลไซเมอร์คือการศึกษาเชิงนิเวศวิทยาหลายประเทศที่ตีพิมพ์ในปี 1997 ^{[ 11 ]}โดยใช้ความชุกของโรคอัลไซเมอร์ใน 11 ประเทศร่วมกับปัจจัยด้านปริมาณอาหาร พบว่าปริมาณไขมันทั้งหมดและพลังงานทั้งหมด (แคลอรี) มีความสัมพันธ์อย่างมากกับความชุก ในขณะที่ปลาและธัญพืชมีความสัมพันธ์ในทางตรงกันข้าม (กล่าวคือ มีผลป้องกัน) ปัจจุบันอาหารถือเป็นปัจจัยสำคัญในการปรับเปลี่ยนความเสี่ยงของโรคอัลไซเมอร์^{[ 12 ]}เมื่อเร็วๆ นี้ มีรายงานว่าการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของโรคอัลไซเมอร์ในญี่ปุ่นระหว่างปี 1985 ถึง 2007 น่าจะเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงด้านโภชนาการจากอาหารญี่ปุ่นแบบดั้งเดิมไปสู่อาหารตะวันตก^{[ 13 ]}

อีกตัวอย่างหนึ่งของการใช้การศึกษาเชิงนิเวศวิทยาตามเวลาเกี่ยวข้องกับไข้หวัดใหญ่จอห์น แคนเนลล์และเพื่อนร่วมงานตั้งสมมติฐานว่าฤดูกาลของไข้หวัดใหญ่ส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของปริมาณรังสี UVB จากแสงอาทิตย์และระดับแคลซิไดออล^{[ 14 ]}การทดลองแบบสุ่มที่มีกลุ่มควบคุมซึ่งเกี่ยวข้องกับเด็กนักเรียนชาวญี่ปุ่นพบว่าการรับประทานวิตามิน D3 1,000 IU ต่อวันช่วยลดความเสี่ยงของไข้หวัดใหญ่ชนิด A ลงสองในสาม^{[ 15 ]}

การศึกษาเชิงนิเวศวิทยาเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการสร้างสมมติฐาน เนื่องจากสามารถใช้ชุดข้อมูลที่มีอยู่แล้วและทดสอบสมมติฐานได้อย่างรวดเร็ว ข้อดีของการศึกษาเชิงนิเวศวิทยา ได้แก่ จำนวนประชากรที่สามารถเข้าร่วมการศึกษาได้จำนวนมาก และปัจจัยปรับเปลี่ยนความเสี่ยงที่สามารถตรวจสอบได้จำนวนมาก

คำว่า " ความผิดพลาดเชิงนิเวศวิทยา " หมายความว่า ความสัมพันธ์ของความเสี่ยงที่ปรากฏระหว่างกลุ่มคนต่าง ๆ อาจไม่ได้สะท้อนถึงความสัมพันธ์ที่แท้จริงระหว่างบุคคลภายในกลุ่มเหล่านั้นอย่างแม่นยำ การศึกษาเชิงนิเวศวิทยาควรพิจารณาปัจจัยปรับเปลี่ยนความเสี่ยงที่ทราบแล้วให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับผลลัพธ์ใด ๆ และเพิ่มปัจจัยอื่น ๆ หากจำเป็น จากนั้นควรประเมินผลลัพธ์ด้วยวิธีการอื่น เช่น การใช้เกณฑ์ของฮิลล์สำหรับความสัมพันธ์เชิงสาเหตุในระบบชีวภาพ