山大·冯·洪堡调查了生物和他们所在环境之间的关系，这些关系取决于地理，并建立了生物地理学、生态学及动物行为学。博物学家开始否认本质主义并考虑灭绝及物种突变的重要性。细胞学说为生命的基础提供了新的角度。这些发展以及胚胎学和古生物学，被查尔斯·达尔文综合到自然选择的演化论中。19世纪末，自然发生说开始没落，同时兴起，而遗传的机制仍处于神秘状态。20世纪初，对孟德尔的作品的重新发现带来了托马斯·亨特·摩尔根和他的学生们的遗传学的快速发展。到了1930年代，群体遗传学和自然选择相结合形成「新达尔文主义」。新的学