Besin ağı, besin zincirlerinin doğal olarak birleşmesidir ve genellikle ekolojik bir topluluk içerisinde hangi canlının ne ile beslendiğini gösteren grafiksel bir gösterimden oluşur.

Çevrebilimciler, bütün yaşam biçimlerini kabaca trofik düzey denilen iki kategoride sınıflandırır: ototroflar ve heterotroflar. Ototrof canlılar, büyümek, gelişmek ve üremek için mineral ve karbon dioksit gibi gazlardan oluşan inorganik maddeleri organik maddelere çevirerek kendi besinlerini üretirler. Bu tür kimyasal tepkimelerin ihtiyaç duyduğu enerji genellikle fotosentez yöntemiyle güneşten elde edilir. Hidrotermal bacalar ve kaplıcalar ise az da olsa güneş dışında gerekli enerjiyi sağlayan diğer kaynaklardır. Trofik düzeyler, karbon gereksinimini sadece atmosferden sağlayan tam ototroflardan, organik maddeyi atmosferden direkt elde etmenin yanı sıra diğer kaynaklardan da faydalanan etçil bitkiler gibi miksotroflara ve organik maddeye ulaşmak için beslenmek zorunda olan tam heterotroflara kadar uzanır. Besin ağındaki besin zincirleri, heterotrofların hangi ototroflar veya heterotroflar ile beslendiğini gösteren bağlantılarla gösterilir.

Besin ağı, değiş-tokuş yapan birleşik bir sistem olarak ekosistemdeki çeşitli beslenme türlerinin basit olarak tasvir edilmesidir. Ekosistemlerde kabaca etçil, otçul, leşçil ve parazitik olarak ayrılabilen çeşitli beslenme türleri vardır. Heterotroflar tarafından tüketilen şekerler gibi bazı organik maddeler enerji sağlar. Siyanobakterilerden sekoyalara ve virüslerden mavi balinalara kadar ototrof ve heterotroflar mikroskobik boyuttan tonlarca ağırlığa kadar her boyutta bulunabilirler.

1927 yılında yayımlanan "Animal Ecology" (Hayvan Ekolojisi) adlı kitabıyla Charles Elton, besin döngüsü, besin zinciri ve besin boyutu kavramlarına öncülük etmiştir; daha sonra gelen ekoloji ile ilgili metinlerde "besin döngüsü" terimi "besin ağı" ile değiştirilmiştir. Elton'ın türleri sınıflandırdığı işlevsel gruplar, Raymond Lindeman'ın 1942 yılında trofik dinamikler üzerine yayımladığı önemli makalesine temel olmuştur. Lindeman, bu makalesinde trofik sınıflandırma sistemi içerisinde ayrıştırıcı organizmaların önemini vurgulamıştır. Besin ağı terimi, tarihi olarak Charles Darwin'in eserlerinde geçen "girift yamaç", "yaşam ağı" ve "karmaşık ilişkiler ağı" gibi terimlere dayanmaktadır. Hatta daha önceleri John Bruckner, 1768 yılında doğayı "süregelen bir yaşam ağı" olarak tanımlamıştır.

Besin ağları, aynı avlara sahip olan ve aynı avcılar tarafından avlanan çok sayıda türü işlevsel grup olarak trofik türlere indirgeyen gerçek ekosistemlerin sınırlı tasvirleridir. Çevrebilimciler, bu sadeleştirmeleri trofik veya üretici-tüketici sistem dinamiklerinin kantitatif modellemesinde kullanır. Bu modellemeler sayesinde gerçek besin ağı örgülerinin yapısında yer alan genel örüntüler ölçülebilmekte ve değerlendirilebilmektedir. Bu çalışmalar neticesinde besin ağlarının topolojisinde tesadüfi olmayan nitelikler tanımlanmıştır. Meta analizde kullanılan yayımlanmış besin ağı örnekleri, içinde eksikler bulunan farklı kalite düzeyindedirler. Ancak topluluk ağları üzerine yapılan ampirik çalışmalar gün geçtikçe artmaktadır ve ağ teorisi kullanılarak besin ağlarının matematiksel analizi tüm besin ağlarında görülen ortak özellikleri ortaya çıkarmaktadır. Örnek olarak üstel kanun, besin ağı topolojisi içinde av ile avcı bağlantılarını ve tür zenginliğini öngörmek amacıyla kullanılmaktadır.