土壤中的污染物非常多，最常見的有重金屬、石油類、農藥等，利用指示生物對土壤進行監測不僅能了解土壤的污染狀況，而且還能了解土壤對生物的毒性效應。通常采用植物和動物作為土壤污染的指示生物，也有學者研究了利用土壤微生物和土壤酶進行監測。
（1）利用指示植物監測土壤受到污染后植物對污染物的作用所產生的反應主要表現為:產生可見癥狀，如葉片上出現傷斑；生理代謝異常，如蒸騰速率降低、呼吸作用加強、生長發育受阻；植物化學成分發生改變，由于植物從土壤中吸收污染物，使其某些成分相對于正常情況增加或減少。土壤中的污染物對植物的根、莖、葉都可能產生影響，出現一定的癥狀。如銅、鎳、鈷會抑制新根伸長，形成獅子尾巴一樣的形狀。因此可以通過對指示植物的觀測確定土壤污染類型及污染程度。表列出了一些常用的土壤污染物指示植物及其受到某些特定污染物傷害后的受害癥狀。
通常，無機農藥常使作物葉柄基部或葉片出現燒傷的斑點或條紋，使幼嫩組織發生褐色焦斑或破壞。有機農藥嚴重傷害時，葉片相繼變黃或脫落，座花少，延遲結果，果變小或籽23粒不飽滿等。表給出的是土壤污染程度與指示植物及其受害癥狀比較。
（2）利用指示動物監測利用生長在污染土壤中的生物如蚯蚓、線蟲和微生物等作為生物標記物，可以評價和預示土壤環境污染物的污染水平和生態風險。蚯蚓是最常見、最重要的土壤無脊椎動物之一，它對土壤環境的理化性質有較大的影響，同時土壤理化性質也會影響土壤蚯蚓的種類、個體數量及分布。蚯蚓體內鎘的濃度與土壤中鎘的濃度具有顯著的相關性，并且對土壤中的農藥、鉛等污染物有較高的敏感性。因此可以通過測定土壤中蚯蚓的種類和數量變化來判斷土壤環境質量狀況。
美國科學家采用大蚯蚓監測土壤。因為蚯蚓進食時，大量土壤要經過其消化管，如果土壤中有污染物，就會被蚯蚓吸收。他們把蚯蚓運到了波士頓附近修帕豐德城的一個地點，選了80個點掘土，每份土樣都放進了一個裝有5條蚯蚓受到監測的容器里，觀察蚯蚓的反應，受到污染的土壤使蚯蚓身體蜷曲、僵硬、縮短和腫大，嚴重者體表受傷甚至死亡，指示出土壤受到了DDT和有機氯化物的污染。
常用的土壤動物監測方法如下:①以抽樣方法來估計不同類型土壤中蚯蚓或其他幾種節肢動物的種群數量。一般估計種群總數量是較困難的，只得采用抽樣方法來統計樣方內全部個體數，然后用其均值去估計種群的整體，因此樣方必須有代表性；②選擇不同類型的土壤環境，例如，對照區、污染區，每種類型需挖三個樣方，每個樣方的面積為0.25m2，深30cm。分別統計土表層、1~10cm層、11~20c層、21~30cm層的動物種類及其數量。對土壤的不同層次，需測定土壤溫度及pH值。
除了土壤動物，還可以采用土壤動物的捕食者作為指示生物監測土壤污染。克萊遜大學野生生物毒理學家羅納德·肯達爾領導的研究組，利用歐洲椋鳥來監測土壤的污染。以土壤中的無脊椎動物喂食幼鳥，他們分析成鳥喂雛鳥的食物成分，分析雛鳥的血液、肝臟等，都可以了解到當地土壤的污染情況。