状的分佈如何演化；通常假设性状是常态分佈，计算基平均值和方差，罗纳德·费雪为统计学打下的基础即是由此建立。由引进的进化博弈理论是另一个重要的数理应用。在巨演化中，系统分类学大量使用数学。该领域比较生物间性状的异同（包括基因组成）后，用最大简约法或最大似然估计等数学理论来重建演化历史。在生态学中，族群动态学（Population dynamics）描述生物族群大小的变化。马尔萨斯的《人口论》提出指数成长的人口模型，可以说是最早的族群动态学理论。Lottak-Volterra方程解释天敌和猎物的族群波动