纪20年代至30年代，现代演化综论把自然选择、基因突变理论、孟德尔遗传定律连结起来，形成普遍适用于生物学任何分支的统一理论。现代演化综论能够通过古生物的过渡化石，以至在发育生物学中的复杂细胞机制，解释在种群的不同物种所观察到的模式。由詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在1953年公佈的脱氧核糖核酸结构展示了遗传的物理机制。分子生物学提高了我们对基因型和表现型之间的关系的理解。进展也在谱系系统分类学中体现，在对比中绘制过渡的性状、经发佈的可测试框架、和使用演化树。1973年，演化生物学家费奥多西·多布然斯基在一篇