Les organismes du sol le protègent des dégradations physiques (érosion, tassement), améliorent sa fertilité et participent à la dégradation des contaminants. Un sol contient plusieurs milliers d’espèces animales et plusieurs dizaines à plusieurs centaines de milliers d’espèces de micro-organismes (bactéries, champignons, etc.). En termes de biomasse (quantité), cela peut représenter 1,5 t/ha de faune, 2,5 t/ha de bactéries et 3,5 t/ha de champignons vivant dans le sol d’une prairie permanente, soit respectivement un tiers, 60 % et 80 % de la quantité de végétation récoltée dans une telle prairie. Enfin, en termes d’abondance (nombre d’individus), les bactéries peuvent représenter jusqu’à 1 milliard d’individus par gramme de sol (ind./g).

La biomasse microbienne (quantité de carbone microbien) des sols s’échelonne de 2 à 629 microgrammes d’ADN par gramme de sol (µg/g) en France métropolitaine. Les sols les plus riches se situent dans l’Est (Moselle, Meuse, Meurthe-et-Moselle, Haute-Marne) et dans les massifs montagneux (Alpes, Massif central, Pyrénées, Vosges). En revanche, les sols les plus pauvres se trouvent dans les Landes, le Nord et le Nord-Ouest.

Cette distribution géographique s’explique par les propriétés des sols (texture, pH, teneur en carbone organique) et leur occupation. Les sols sous prairie (81 µg/g de sol) ou sous forêt (76 µg/g de sol) ont généralement une biomasse microbienne bien plus importante que les sols cultivés en monoculture (38 µg/g de sol) ou les sols de vignobles ou vergers (26 µg/g de sol).

Les sols métropolitains renferment en moyenne environ 260 lombrics par m². Les prairies constituent le milieu le plus favorable aux vers de terre (420 ind./m² en moyenne), ainsi que les systèmes agroforestiers (370 ind./m²). Les abondances lombriciennes moyennes sont en revanche plus faibles dans les sols cultivés (220 ind./m²) ou a fortiori dans les vignobles ou vergers (160 ind./m²). Peu étudiée, l'abondance en vers de terre des forêts et des milieux naturels semble cependant en général faible (150 ind./m²).

Des espèces invasives menacent la biodiversité des sols. En France métropolitaine, mi-2015, au moins une espèce de Plathelminthe (vers terrestres plats, prédateurs des vers de terre) a ainsi été observée dans 56 départements, contre 39 départements début 2014 (MNHN). Jusqu’à 5 espèces différentes ont par ailleurs été observées dans un même département. En outre, les activités humaines (artificialisation, gestion agricole ou forestière) exercent de nombreuses pressions sur la biodiversité des sols. Par exemple, les labours ou la mise en culture de prairies altèrent la diversité des champignons et l’abondance des vers de terre, tandis que les amendements organiques, la limitation de l’usage des pesticides et du travail mécanique peuvent atténuer cette perte. Le mélange d’essences forestières en sylviculture, les amendements organiques, les rotations et les intercultures améliorent quant à elles l’abondance microbienne des sols. 

En Europe, parmi les nombreux facteurs qui menacent la biodiversité des sols, les plus importants sont : l’exploitation intensive, la perte de matière organique, la perturbation des habitats, l’artificialisation des sols, la pollution et les changements d’usage. La Grande-Bretagne et les pays d’Europe centrale sont les plus concernés, car l’agriculture intensive y est combinée à un grand nombre d’espèces invasives et au risque de perte de carbone organique.