המחלקה לאקולוגיה, אבולוציה והתנהגות מקדמת מחקר והוראה בתחומים של אקולוגיה, ביולוגיה אבולוציונית והתנהגות בעלי חיים. המחקר במחלקה מאוחד סביב שני צירים מרכזיים:
- תהליכים אבולוציוניים במגוון רמות ארגון ביולוגי החל בקוד הגנטי, גנים ומולקולות, המשך במבנה הגוף והרקמות וכלה באינטראקציות התנהגותיות וחברתיות בין פרטים.
- מגוון יחסי הגומלין בין אורגאניזמים שונים ובין האורגאניזמים לסביבתם תוך ניסיון להבין כיצד האינטראקציות הללו מעצבות את האבולוציה, השפעה, השכיחות והתפוצה של האורגאניזמים השונים, ואת המבנה והדינאמיקה של אוכלוסיות, חברות אקולוגיות, אקוסיסטמות והביוספרה בכללותה.
המחקר במחלקה מתמקד במגוון תחומים כגון מיקרו- ומקרו-אבולוציה, ביולוגיה התפתחותית אבולוציונית (Evo-Devo), מנגנונים ואבולוציה של התנהגות בעלי חיים, סוציוביולוגיה, אקולוגיה של אוכלוסיות וחברות, אקולוגיה מרחבית ואקולוגיה של תנועה, מערכות אקולוגיות, ביולוגיה ימית, שימור טבע, מגוון ביולוגי, שינויי סביבה גלובאליים וביוגיאוגרפיה.
רוב תחומי המחקר משלבים גישות תיאורטיות וניסוייות, והמחקרים מבוצעים בסביבות יבשתיות, אוויריות וימיות ומתמקדים הן בבעלי חיים והן בצמחים.
המעבדות במחלקה מצוידות במכשור וטכנולוגיות מתקדמים המאפשרים אנאליזות מולקולאריות, ופיזיולוגיות כמו גם מחקרי שדה, מעקב אחר בעלי חיים במעבדה ובשטח, מערכות מידע גיאוגרפיות ומערכות חישה מרחוק.
במחלקה שוכנים המרכז לטכנולוגיות גיאואינפורמטיות של האוניברסיטה העברית ואוספי הטבע הלאומיים של האוניברסיטה העברית. למחלקה תפקיד מוביל במחקר ובהוראה המבוצעים במעבדה לביולוגיה ימית ע"ש היינץ שטייניץ באילת.