Dieses Ziel beschreibt die Wiederherstellung von Ökosystemen und die Förderung von natürlichen Prozessen. Reste der Naturlandschaft, wie beispielweise Fließgewässer, sollten so renaturiert werden, dass sie die ursprünglichen Ökosystemfunktionen zum Teil wieder erfüllen. Veränderte Ökosysteme und neuartige urbane Ökosysteme sollten so entwickelt werden, dass bestimmte Ökosystemfunktionen (wieder)hergestellt werden, z. B. Funktionen als Lebensraum für Tiere und Pflanzen oder für den Wasserkreislauf. Da eine Wiederherstellung im Sinne eines historischen Zustands in urbanen Räumen oft nicht möglich oder sinnvoll ist, sollten angepasste Lösungen entwickelt werden, die sich an vorhandenen artenreichen und sich selbst regulierenden Ökosystemen orientieren.

In Stadtregionen sind die ursprünglichen Ökosysteme in der Regel stark verändert. Ziel ist es, insbesondere Ökosysteme mit hoher Bedeutung für Biodiversität oder die Bereitstellung von Ökosystemleistungen soweit sinnvoll und möglich wiederherstellen bzw. natürliche Prozesse zu fördern. Hierzu gehört, kanalisierte und begradigte Fließgewässer in Städten naturnah zu entwickeln (z. B. Entfernung der Ufer- und Sohlverbauung, Anreicherung von Strukturelementen) und verrohrte Gewässer freizulegen, Moore und Feuchtegebiete als Lebensräume, zur Regulierung des Wasserhaushalts und als Kohlenstoffspeicher zu renaturieren oder Wald hin zu standortangepassten Laubwäldern bzw. Laub-Nadel-Mischbeständen zu entwickeln.

Viele urbane Grün- und Freiflächenflächen unterscheiden sich stark von natürlichen Ökosystemen. Sie sind durch Anpflanzung der Vegetation, Eingriffe in Böden und Wasserhaushalt und menschliche Nutzung geprägt und von einer bestimmten Pflege abhängig. Dennoch können sie als neuartige urbane Ökosysteme so entwickelt werden, dass sie eine hohe ökologische Wertigkeit aufweisen und Funktionen natürlicher Ökosysteme teilweise übernehmen. Ziel ist, Ersatzlebensräume für Tiere und Pflanzen zu schaffen oder ökologische Prozesse wie die Bodenbildung oder den Wasserkreislauf wieder zu ermöglichen. So können künstlich angelegte Gewässer mit Vegetationsstrukturen und Habitatelementen angereichert werden (z. B. schwimmende Vegetationsinseln, Kies oder Totholz) oder Gründächer mit lokalen Graslandarten entwickelt werden. Überbaute Flächen können zur Förderung von Bodenfunktionen und als Vegetationsstandorte entsiegeln werden, wie z. B. Höfe oder wenig genutzte Flächen auf Betriebsgeländen. Durch dezentrales Regenwassermanagement mit Retentions- und Versickerungsflächen kann der Wasserkreislauf wiederhergestellt werden (z. B. in Grünflächen oder über Mulden-Rigolen-Systeme im Straßenraum).