Ekologická studie je epidemiologická studie, v níž jednotkou analýzy je populace, a nikoli jednotlivec. Ekologická studie se například může zabývat souvislostí mezi kouřením a úmrtími na rakovinu plic v různých zemích. Ekologická studie je obvykle považována za horší než neekologické návrhy, jako jsou kohortové a případové studie, protože je náchylná k ekologickému klamu. Příkladem ekologické studie je analýza účinků dezinfekčních vedlejších produktů na novorozené děti, za použití 109 Massachusetts towns jako jednotek analýzy (Wright et al. 2004). (Definice tohoto pojmu pro životní prostředí viz Ekologie.)
Ekologické studie lze snadno zaměnit s kohortovými studiemi, zejména pokud se různé kohorty nacházejí na různých místech. Rozdíl je v tom, že v případě ekologických studií nejsou k dispozici informace o jednotlivých členech srovnávaných populací (např. porovnání několika států na základě celostátního průměrného znečištění ovzduší a celostátní průměrné prevalence respiračních onemocnění), zatímco v kohortové studii je u každého jednotlivce známa dvojice údajů expozice/zdraví.
I přes své slabiny jsou ekologické studie užitečné, protože je lze snadno, rychle a levně provést s využitím údajů, které jsou již obecně k dispozici. Pokud jsou pozorovány zajímavé a silné asociace, mohou výsledky ekologických studií poskytnout příležitost pro pozdější, pečlivěji navržené studie (i když dražší a časově náročnější), které budou stavět na počátečních pozorováních.