Метод наблюдения подразумевает невмешательство (или минимально возможные нарушения, вызываемые процессом наблюдения) исследователя в природную систему. Он представляет собой наиболее важный и исторически первый прием экологического исследования.

Сравнительные эколого-географические исследования прошли долгий путь от красочных описаний картин природы, сделанных натуралистами прошлых веков, до современных комплексных программ экологических наблюдений и изменений с помощью точной аппаратуры при длительных стационарных исследованиях.

Широкое применение в экологии растений получил экспериментальный метод. Особенность эксперимента в том, что исследователь изучает систему, в которой специально изменены определенные параметры (в том числе и достаточно сильно, что не характерно для ее естественного состояния). Методики экспериментальной работы постоянно совершенствуются, и корректность получаемых в эксперименте данных серьезно обсуждается.

Возможные воздействия экспериментатора на растение и его окружение очень разнообразны, поэтому очень разнообразны и экспериментальные подходы в экологии растений. Например, эксперименты различаются по степени контроля над объектом исследования. Так, большинство полевых экспериментов в естественных условиях относятся к неконтролируемым, так как вначале воздействуя на экосистему или ее отдельные объекты, далее экспериментатор следит только за изменениями, развертывающимися на фоне всевозможных, часто непредвиденных и нежелательных, с точки зрения задач эксперимента, внешних воздействий (например, погодных). В лабораторных условиях обычно имеются условия для проведения в разной степени контролируемого эксперимента (почти полный контроль за множеством экологических факторов возможен только в специальных сложнейших установках типа фитотронов). Большую роль в экологии растений играют эксперименты по специальному культивированию растений в лабораторных условиях и на делянках под открытым небом.

Если в науках о неживой природе (физике прежде всего) распространен классический однофакторный эксперимент, когда изучается влияние одного избранного фактора при фиксированных значениях всех остальных, то в экспериментировании с биологическими объектами, поведение которых зависит от целого комплекса взаимосвязанных природных факторов, этот подход оказался менее эффективным. Поэтому в экологии растений наряду с однофакторным получили распространение многофакторные эксперименты, когда в каждом варианте из серии опытов экспериментатор изменяет не один, а сразу несколько факторов, значения. которых комбинирует особым способом, в результате чего при математической обработке получается многофакторное описание изучаемого явления.