Uppdraget, känt som Flex, godkändes av medlemsstaterna på torsdag och kommer sannolikt att inledas senast 2022.
Satelliten kommer att bära en spektrometer för att fånga den subtila men talande fluorescens som organismer producerar när de engagerar sig i fotosyntes.
Vetenskapsmän säger att denna signal kan användas för att övervaka odlingsmarkens och skogarnas tillstånd.
Förändringar i ljusemissionen, som upptäcks i den röda och röda delen av det elektromagnetiska spektrumet, kommer till exempel att avslöja om växtligheten betonas, kanske på grund av överhettning, torka eller sjukdom.
Med tanke på den grundläggande roll som fotosyntesen spelar i biologin, finns det utan tvekan ingen mätning som är mer betydelsefull än den Flex kommer att försöka fånga från omloppsbanan.
"Vi kommer att övervaka kärnan i den viktigaste processen som upprätthåller allt liv på jorden", säger Uwe Rascher, en ledande figur i uppdragsvetenskap laget.
Flex är det senaste konceptet i Esas Earth Explorer-serie.
Detta är satelliter som är utformade för att hälsokontrollera miljön med hjälp av ny instrumentteknik.
Uppdrag som redan flugit har kartlagt den arktiska havsisen, spårat havscirkulationen och kvantifierat den mängd vatten som är bunden i jordar.
Flex (Fluorescence Explorer) (PDF) var grön-belyst som den åttonde rymdfarkosten i serien av myndighetens Earth Observation Programme Board, möte i Paris.
Det vann godkännande efter en detaljerad bedömning av forskare och ingenjörer, som satte det framför en rivaliserande förslag som kallas CarbonSat (PDF).
Detta skulle ha ritat upp koldioxidens och metanets rörelser genom atmosfären.
Även om CarbonSat är en förlorare vid detta tillfälle kan han fortfarande få stöd i ett EU-finansierat rymdprogram.
Esa-tjänstemän skulle verkligen vilja fortsätta med den tekniska utvecklingen av dess instrument för att försöka utveckla dess utformning.
Växtfluorescens har upptäckts från omloppsbana tidigare, men inte på den detaljnivå som planeras för Flex.
Bladfotosyntesen – produktionen av livsuppehållande sockerarter från CO2 och vatten – dumpar en del av den energi som inte behövs i den biokemiska processen i form av ljus.
Detta "avfallsutsläpp" strålar ut från växtligheten runt ett par toppar i våglängden mellan 640 och 800 nanometer – på gränsen mellan det synliga och det infraröda.
Typen av denna signal beskriver direkt effektiviteten i fotosyntesprocessen, och om Flex kan karakterisera den exakt kommer den att kunna urskilja växternas fysiska tillstånd.
"Om du har vattenbegränsning i jordbruket – för närvarande kan vi bara se det sent, när vegetationen börjar vissna: när det blir brunaktigt, gulaktigt och börjar släppa blad", förklarade Prof Rascher.
"Med en fluorescenssignal ser vi begränsningen av fotosyntesen på grund av vattenstress omedelbart när det inträffar. Så vi ser signalen innan anläggningen visar synliga skador," Jülich Research Centre forskare berättade BBC News.
Tekniken kräver vissa kompletterande data - i synnerhet ett mått på temperaturen i den vegetation som studeras.
För att få denna information, skulle Flex flyga i nära formation med en annan satellit redan tillägnad syftet.
Detta skulle vara EU:s Sentinel-3-plattform, som snart kommer att börja kartlägga yttemperaturen i hela världen.
Esa kommer inledningsvis att bjuda in industrin att bara bygga instrumentet för Flex. När den är nöjd är detta på rätt spår, kommer den att lägga ett kontrakt för resten av rymdfarkosten.
Byrån hoppas att denna tvåstegsstrategi kan bidra till att undvika den typ av kostnadsöverskridanden som inträffade på tidigare Earth Explorer projekt. Några få har drabbats av långa förseningar när oförutsedda tekniska utmaningar uppstod i utvecklingen av deras nya instrument.
När det gäller CarbonSat finns det en önskan om att EU ska ha någon form av rymdbaserad koldioxidövervakningskapacitet – ett verktyg för att kontrollera att länderna genomför strategier för att minska utsläppen av koldioxid och andra växthusgaser.
Esa tjänstemän kommer sannolikt att be medlemsstaterna vid byråns nästa stora ministermöte för att finansiera CarbonSat instrument till en prototyp skede.  Diskussioner kommer också att hållas parallellt med Europeiska kommissionen om hur man sedan ska flyga tekniken, kanske i nästa fas av EU:s Sentinelprogram – satellitsensorer som lanseras av Bryssel för att rutinmässigt observera jorden.
Prof Volker Liebig, chef för jordobservationen vid Esa, sade till BBC News: "Skillnaden mellan CarbonSat-instrumentet och andra mätsystem som har flugit är att det inte bara skulle mäta 'på punkten', utan det skulle ha ett enormt svep. Så det skulle ha en sorts bildförmåga över ett par hundra kilometer.
"Och detta, i kombination med dess höga upplösning på 2 km med 3 km, innebär att vi verkligen kan börja skilja mellan mänskliga CO2-källor och sänkor, och naturliga.  Och det skulle till exempel göra det möjligt för oss att från rymden övervaka de största kraftverken på jorden."
Europeiska rymdorganisationen Earth Explorers
Jonathan.Amos-INTERNET@bbc.co.uk och följ mig på Twitter: @BBCAmos
Europeiska rymdorganisationen kommer att bygga en rymdfarkost för att kartlägga den röda glöd som avges av jordens växter.