生态系统物质循环具有三个层次：
1）生物个体层次的物质循环。在这个层次上生物个体吸收营养物质建造自身，经过代谢活动（生物从外界取得生存必需的物质，并使这些物质变成生物体本身的物质，同时把体内产生的废物排出体外。这种新物质代替旧物质的过程叫做新陈代谢，简称代谢）又把物质排出体外，经过分解者的作用归还于环境。
2）生态系统层次（生态系统内）的物质循环。在初级生产者的代谢基础上，通过各级消费者和分解者把营养物质归还环境之中，又称为生物小循环或营养物质循环。这一循环是在一个具体范围内进行的（某一生态系统内），物质循环流速快、周期短。生物所需要的营养物质的循环是在生态系统的四个基本成分之间进行的，其中生产者、分解者、水分和大气起着尤为重要的作用。另外，生态系统还可从降雨、空气流通过程中获取少量营养物质，生产者使无机物转变为有机物，分解者则把复杂有机物分解为生产者可重新利用的简单元机物。水和空气起介质作用，固体物只有溶于水中才能被生产者吸收利用。一些气态物和水分则需借助空气由气孔等处进入生物体。生态系统中营养物质再循环主要有以下几条途径：
①物质由动物排泄返回环境（动物生存期间所排出的物质要比死亡之后经微生物分解后排的物质数量多好几倍）。
②物质通过微生物分解有机物碎屑返回环境。
③通过在植物根系中的真菌，直接从植物残体中吸收营养物质而重新返回到植物体。
④风化和侵蚀过程加上水循环携带营养元素进入生态系统。
⑤动、植物尸体或粪便不须任何微生物分解也能释放营养元素。
⑥人类利用化石燃料生产化肥，用海水制淡水及对金属的利用。以上六条途径中，前五条是在自然状态下进行的，而第六条则是在人为状态下进行的，且其作用在加强，对生物圈的影响也越来越大。
3）生物圈层次的物质循环（生物地球化学循环）。这一层次的物质循环是营养物质在各生态系统之间的输入与输出，以及它们在大气圈、水圈和土壤圈之间的交换。“生物地球化学循环”又称“生物地质化学循环”。
（2）生态系统物质循环的类型。在生物地球化学循环层次上，根据物质参与循环时的形式，可将循环分为气相循环、液相循环和固相循环三种。
生态系统能量流动与物质循环的关系
（1）生态系统中生命成分的生存和繁衍，既需能量，也须从环境中得到生命活动所需的营养物质。
（2）物质是能量的载体，能量是物质运动的动力。没有物质，能量就会自由散失，不可能沿着食物链传递。
衍生态系统的能量流和物质流紧密结合，共同运行，维持着生态系统的生长发育和进化演替，对生态系统而言，两者缺一不可。
传递信息
一般将生态系统的信息传递分为物理信息、化学信息、营养信息与行为信息。信息流与物质流、能量流相比有其自身的特点：物质流是循环的，能量流是单向的，不可逆的；而信息流却是有来有往的、双向运行的，即既有从输入到输出的信息传递，又有从输出到输入的信息反馈。
人类社会的信息化给人类生活方式带来了巨大改变，信息可以代替一部分物质和能量，从而给城市结构和形态带来新的冲击和机会。