آنالیز ایزوتوپهای پایدار فهم ما از تاثیرات متقابل پیچیده ­ای که در دنیای موجودات زنده وجود دارد را افزایش می ­دهد. با آنالیز ایزوتوپهای پایدار توضیح زنجیره غذایی پیچیده ­ای که بین موجودات دریایی وجود دارد ساده­ تر شده و انسان را در محافظت از گونه­ های آسیب­ پذیر و در شکل دادن به سیاستهای حمایتی از این موجودات یاری می­ رساند. برروی زمین نیز الگوهای مهاجرتی حیوانات در گستره یک قاره می­ توانند با بکارگیری امضای ایزوتوپی ایجاد شده ناشی از محل زندگی آنها پیگیری شوند. در کشاورزی، آنالیز ایزوتوپهای پایدار بینش وسیعی را درخصوص ارتباط خاک و گیاه فراهم می ­آورد. آنالیز ایزوتوپهای پایدار در گستره وسیعی از مواد مرتبط با تحقیقات اکولوژی به محققین اجازه می­دهد که به اطلاعاتی دست یابند که با سایر تکنیکهای تجزیه ­ای قابل دستیابی نیستند.اصول حاکم در جزء به جزء شدن ایزوتوپی اجازه می­ دهد که فرآیندهای زیست زمین شناختی در سطحی از جزئیات، مورد بررسی قرار گیرند که توسط تکنیکهای معمول مبتنی برآنالیز عنصری غیرقابل دسترسی هستند.

به عنوان مثال ایزوتوپهای کربن می ­توانند بعنوان یک ردیاب در تشخیص جریان انرژی در اکوسیستم مورد استفاده قرار گیرند در حالی که ایزوتوپهای نیتروژن در تعیین موقعیت زنجیره غذایی ارگانیسم­ها بسیار مفید هستند. ایزوتوپهای گوگرد در تمایز بین  فرآیندهای  کف اقیانوسی(benthic) از فرآیندهای سطح اقیانوسی (Pelagic) و همچنین تمایز بین گیاهان تالابی (marsh plant) از فیتوپلانکتونها بکار می­ آید. نمونه­ هایی که در این تحقیقات مورد استفاده قرار می­ گیرند شامل مواد گیاهی و درختی، بافتهای پرندگان، حیوانات و موجودات دریایی، حشرات و پلانکتونها، خاک، آبهای سطحی و آب حاصل از گیاهان و بیومارکرها.