Kepelbagaian biologi adalah kepelbagaian organisma hidup sama ada yang berada di daratan, lautan ataupun yang berada pada ekosistem antara keduanya. Kepelbagaian biologi berfungsi untuk memastikan keseimbangan ekosistem yang terdapat di seluruh dunia, kerana pergantungan antara setiap spesies organisma untuk memastikan kelangsungan hidup. Taman Botani Bangi memfokuskan penyelidikan terutama kepada kepelbagaian flora yang terdapat di Malaysia. Penyelidikan dan pendokumentasian kepelbagaian flora giat dijalankan sama ada bagi flora yang sedia berada dalam lingkungan TBB, flora yang dibawa untuk pemuliharaan ex-situ ataupun flora yang mempunyai kepentingan ekonomi seperti untuk nilai ubatan, hiasan dan makanan. TBB mempunyai jaringan penyelidik yang tersohor dalam kajian flora yang merupakan kakitangan akademik berkemahiran dan telah menerbitkan banyak penerbitan termasuk penerbitan dalam buku, jurnal terindeks dan berimpak, monograf, penulisan popular dan sebagainya.
