Humboldt est souvent considéré comme le père de l'écologie. Il a été le premier à s'intéresser à l'étude des relations entre les organismes et leur environnement.
La vision de Humboldt était que tout dans la nature était interconnecté - un concept qu'il a appelé "Naturgemälde" (littéralement "monde naturel")
Cette idée d'un réseau holistique de connexions constituait une vision radicalement différente des idées scientifiques dominantes de l'époque, qui se concentraient sur les organismes au niveau de l'individu, l'homme étant mis à part - des idées largement influencées par Carl Linnaeus.
Humboldt a anticipé la célèbre idée de Charles Darwin d'une banque de connexions enchevêtrées dans la toile de la vie, et a également reconnu que les organismes ont un effet réciproque sur leur environnement - par exemple, l'ombre fournie par les arbres, ou les effets stabilisateurs de la végétation sur le sol.
Humboldt voulait comprendre le monde naturel en l'observant le plus possible. Il s'est fait connaître lors d'une expédition de cinq ans dans les Amériques en compagnie du botaniste Aimé Bonpland, au cours de laquelle il a décrit les anguilles électriques, collecté des milliers de spécimens, localisé l'équateur magnétique et grimpé plus haut que quiconque sur le volcan Chimborazo, en Équateur.
Humboldt considérait le monde naturel comme un réseau interconnecté, reconnaissant les relations entre la biodiversité, le climat et la géographie et jetant les bases de notre compréhension moderne des écosystèmes. Il a constaté que des types de végétation similaires poussaient aux mêmes latitudes et altitudes dans le monde entier. En 1807, se fondant sur les similitudes entre les plantes d'Afrique et d'Amérique du Sud, Humboldt a émis l'hypothèse qu'elles avaient autrefois formé une seule et même masse terrestre - une idée aujourd'hui largement acceptée.
Une autre observation prémonitoire est sa description de la façon dont l'homme modifie le climat par la déforestation, l'irrigation et l'émission de vapeur par les centres industriels.
Humboldt s'est également distingué par sa conscience sociale. Il a dénoncé la violence à l'égard des peuples indigènes et mis en évidence les conséquences désastreuses du colonialisme sur l'environnement. Au Venezuela, il a vu comment les plantations avaient dépouillé les forêts, épuisé les lacs et érodé le sol.
Grand communicateur, il a beaucoup contribué à inspirer d'autres scientifiques et le public par ses livres et ses conférences gratuites, ouvertes à tous les secteurs de la société. Il a impressionné des personnalités aussi influentes que Thomas Jefferson, Simón Bolívar et Johann Wolfgang von Goethe. "Rien n'a jamais autant stimulé mon zèle que la lecture du récit personnel de Humboldt", écrit Darwin.