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生态学研究对于调查某些因素与疾病或健康状态之间的关系时，能够快速、经济地完成，并且常可利用现有的资料，如人口学的和各种产品的数据资料，疾病发生和死亡的资料，卫生资源利用情况的资料以及监测规划和疾病登记的资料等。
但是，生态学研究只是粗线条的描述性研究。生态学上某疾病与某因素分布的一致性，可能是该疾病与某因素间真正有联系，但也可能毫无联系。当生态学上的联系与事实并不相符时称为“生态学谬误”或“生态偏倚”。这就是生态学研究的局限性所造成的。主要有下列几种情况：
1.缺乏暴露与疾病联合分布的资料：这是指研究者只知道每个研究人群内的暴露数和非暴露数，患病数和非患病数，但不知道在暴露者中有多少发生了疾病或非暴露者中有多少发生了疾病。也就是说，生态学研究不能在特定的个体中将暴露与疾病联系起来。
2.缺乏控制可能的混杂因素的能力：1964～1965年在28个国家里的一项研究表明，平均每人每天摄入猪肉量与乳腺癌死亡率之间有很强的正相关，提示猪肉摄入和乳腺癌死亡之间可能有联系。然而，增加猪肉消耗可能只是与乳腺癌危险增加有关的其他一些因素的一个标记，如增加了脂肪摄入，减少了蔬菜摄入或猪肉摄入多的人有较高的社会经济地位等。利用相关资料不可能将这些潜在的混杂因素的影响分离开。因而，相关的存在并不一定表明真实联系的存在。反过来，相关性研究缺乏相关，也并不一定表明缺乏真实的联系。例如，70年代的早期，美国口服避孕药(OC)的使用增加，而同时育龄妇女中冠心病(CHD)死亡率下降约30%。这些相关资料提示使用OC与致死性CHD间有负的联系。然而，大量分析性研究一致表明，使用OC者比不使用者平均致死性CHD危险增加约1倍。
3.相关资料中的暴露水平只是近似值或平均水平，而不是个体实验的值。因此，有时相关并不能精确地解释暴露的改变量与所致疾病发病率或死亡率的改变量的关系。有时还可能在疾病和暴露之间蒙上了更复杂的联系。例如，有人研究了19个国家酒精消耗与CHD死亡之间的相关。结果为明显的负相关，酒精消耗越多，CHD死亡越低。实际上，分析性研究表明，酒精消耗与CHD死亡之间不是一个简单的负的联系，而是一个“J”形曲线。重度饮酒者CHD死亡危险最大，中等量饮酒者致死性CHD的危险比重度饮酒者和不饮酒者均低。相关性研究很难看出这种非线性关系。