La biospéologie, quelquefois nommée biospéléologie, est l'étude des organismes cavernicoles, c'est-à-dire vivant à l'intérieur des cavités terrestres, naturelles (grottes, gouffres, etc.), anthropiques ou artificielles (carrières ou mines souterraines, etc.).

Les termes définis ci-dessous représentent les trois (quatre) extrêmes du spectre des relations entre les espèces cavernicoles et les cavernes, et les degrés de spécialisation et d'adaptation pour cet environnement forment un gradient plutôt que plusieurs catégories distinctes.

 Les espèces trogloxènes

Ce sont des espèces qui utilisent, quand cela est possible, le monde souterrain au cours d'une partie de leur existence pour des raisons particulières à chaque espèce. Les caractéristiques physiques des cavités leur sont temporairement favorables, par exemple pour hiberner (ours et chauve-souris), pour estiver (batraciens des pays chauds) ou tout simplement pour s'abriter (serpents, rongeurs ou divers mammifères...). Ces animaux peuvent trouver ailleurs des conditions semblables (semi-obscurité, température stable…) et utiliser d'autres lieux en l'absence de cavités. De plus, ces animaux n'effectuent pas leur cycle complet de reproduction sous terre : même les espèces de chauves-souris qui utilisent les grottes comme nurserie s'accouplent à l'extérieur à une autre période de l'année.

 Les espèces troglophiles

Ce sont des espèces vivant perpétuellement ou essentiellement en grottes (certaines espèces troglophiles peuvent être observée en environnement extérieur) et y accomplissant leur cycle de vie complet, notamment leur reproduction. Leur morphologie est toutefois pas ou peu différentes des espèces proches vivant à l'air libre.

Les espèces troglobies

Ce sont des espèces cavernicoles strictes, dont la morphologie s'est adapté au milieu sous-terrain (réduction ou absence des yeux, dépigmentation de la peau, réduction ou absence d'ailes...)
On emploie aussi le terme stygobie (du Styx, le nom donné à un des fleuves des enfers), pour désigner les espèces vivant exclusivement dans les eaux souterraines.