生物学主要依赖形态，包括比较解剖学、胚胎学、分类学等方式。生态学透过观察比较不用性状的适应度，也是重要的研究方法。古生物学的学科分支也经常出现在地球科学、地质学系。在1900年代再次发现孟德尔的研究后，遗传学成为演化生物学的核心工具之一。包括托马斯·亨特·摩尔根遗传学实验来研究演化，并让果蝇成为重要的模式生物。后续在现代演化综论中，族群遗传学等数学工具发展，让演化成为可以量化的学门。在演化生物学发展之初，由于微生物缺乏显着的外形特征和明确的物种概念，微生物学并没有被包括在演化生物学的范畴。然而，随着微