Unter dem Begriff der biologischen Vielfalt (Biodiversität) werden neben der Vielfalt an Arten auch die genetischen Besonderheiten innerhalb der Arten und die Vielfalt der Lebensgemeinschaften verstanden. Das Projekt Urbane Waldgärten hat zum Ziel die Artenvielfalt in der Stadt zu fördern, in dem es mit den Waldgärten Lebensräume für vielfältige Lebensgemeinschaften aus Tieren und Pflanzen realisiert. Auch der Erhalt einer genetischen Vielfalt wird mit den Waldgärten angestrebt, da neben einem hohen Artenspektrum auch gezielt eine Vielfalt an Sorten von Nutzpflanzen zusammengebracht wird.
Der Erhalt der Biodiversität ist eine Voraussetzung für ökologische Funktionen, welche unsere Versorgung durch Ökosystemleistungen sicherstellt (dazu gehören u. a. die Sicherung der Nahrungsmittelproduktion durch Bestäubung, Schädlingsregulierung und Beitrag zur Wasserreinhaltung durch Abbau organischer Substanzen durch Bodenlebewesen), und ist damit ein essentieller Grundpfeiler menschlicher Lebensbedingungen auf der Erde. Der Erhalt der biologischen Vielfalt gilt auch bundesweit als eine der größten Herausforderungen unserer Zeit und ist auch in Städten ein wichtiges Ziel. Neben der Vielfalt der Arten gilt es auch eine Vielfalt an Lebensräumen zu erhalten. Rund 14,5 % von Deutschland sind Siedlungs- und Verkehrsfläche (Destatis, 2021). Bereits Dreiviertel der Bevölkerung Deutschlands lebt in urbanen Räumen (Statista, 2022). Zunehmend steht die Qualität städtischer Grünflächen für die Biodiversität im Fokus, wobei anzunehmen ist, dass mit dem Konzept des Waldgartens eine qualitative Aufwertung und Beitrag zum Erhalt und zur Förderung der biologischen Vielfalt auf städtischen Grünflächen möglich ist. Da dies jedoch bislang in Städten noch nicht systematisch untersucht wurde, wird in den mit dem Projekt entstehenden Waldgärten die Entwicklung der biologischen Vielfalt untersucht.
So wird zum Monitoring der Biodiversität in den drei Projekt-Waldgärten die Vielfalt und Zusammensetzung der Tierwelt (z.B. Vögel, Insekten, Säugetiere und auch Bodentiere) über die Zeit beobachtet. Außerdem werden Vegetationskartierungen durchgeführt, anhand derer die Vielfalt an Arten und Sorten von Nutzpflanzen und der sich entwickelnden naturnahen Pflanzengesellschaften dokumentiert wird. Die Waldgartenflächen werden dabei mindestens alle zwei Jahre von erfahrenen Expert*innen für Flora und Fauna untersucht und diese Ergebnisse werden durch Erhebungen in Form von bürgerwissenschaftlichen Methoden mit den Waldgärtner*innen ergänzt. So sollen anhand von Beobachtungen der Entwicklung der Artenzusammensetzung und der Vegetationsstruktur Rückschlüsse auf die Lebensraumfunktionen des Waldgartens möglich sein.