Aptitude des sols à apporter les éléments essentiels (azote, phosphore et potassium principalement) à la croissance des végétaux par l’action des organismes vivants (animaux, insectes, champignons, parasites) ayant des inter-relations complexes et qui se nourrissent de débris végétaux ou animaux. L’ensemble de ces organismes contribuent à la dégradation de la matière organique qui entraîne la libération des éléments nutritifs nécessaires à la plante. Une fraction de la matière organique,  facilement dégradable, participe à la fertilité du sol en nourrissant la biomasse microbienne qui elle-même participe à la nutrition des plantes en azote, phosphore… Une autre fraction dite « stable » a un rôle de structuration du sol.  L’équilibre du ratio entre dégradation et stabilisation de la matière organique détermine la fertilité biologique des sols.

Cette fertilité biologique favorise la disponibilité en eau grâce à la création de micropores permettant de retenir l’eau dans le sol. Les organismes emblématiques de cette activité biologique sont les vers de terre dont la présence est un bio-indicateur de la fertilité du sol. Ils contribuent également à la stabilité de la structure du sol ou encore favorisent l’accès à l’eau et aux nutriments pour les plantes.

De plus, la fertilité du sol contribue à la protection des végétaux, à savoir qu’un sol fertile est un sol possédant une diversité importante d’organismes vivants qui peuvent aider à la régulation biologique de l’écosystème agricole.

L’activité biologique des sols influe la structure du sol et est encouragée par des pratiques telles que la rotation des cultures ou encore la mise en place de couverture végétale qui limite l’érosion en hiver. En agroécologie, les pratiques de conservation s’appuient sur une simplification du travail du sol et permettent de préserver, de favoriser cette fertilité biologique dans une optique de gestion durable de la matière organique des sols.