בגלל נדירות המאובנים, מרבית הידע לגבי האבולוציה של המין מקורה במחקר הגנטי שלו. הודות לקרבתו לאדם, השימפנזה המצוי היה אחד ממיני היונקים הראשונים שהגנום שלו פוענח. פרויקט גנום השימפנזה החל רשמית בדצמבר 2003, על ידי תאגיד בינלאומי של מכוני מחקר ואוניברסיטאות בעולם. בשנת 2005 פרסם צוות הפרויקט "טיוטה" של רצף הגנום כולו.
המגוון הגנטי במין השימפנזה המצוי נחקר על-מנת להשוותו עם המגוון הגנטי במין האדם. לצורך מחקרים אלו נאספו דגימות רוק, דם וצואה משימפנזים במקומות חיותם הטבעיים באפריקה, וחלקים מן הגנום שלהם מופו והושוו זה לזה. נמצא כי המגוון הגנטי בין שימפנזים מצויים גדול משמעותית מזה שבין בני-אדם מרחבי העולם, אף על פי שהשימפנזים חיים אך ורק באזור המשווני באפריקה. ממצא זה תומך בסברה שהמין האנושי בן-ימינו הוא צעיר מבחינה אבולוציונית והומוגני יחסית מבחינה גנטית, ואין הצדקה לחלוקתו לגזעים או תת-מינים. למעשה, מחקרים אלו מצאו כי גם בשימפנזה המצוי אין הצדקה להפרדה בין תת-המין המזרח-אפריקני לתת-המין המרכז אפריקני. עם זאת, חישובי שעון מולקולרי במספר מחקרים בלתי-תלויים הראו שתת-המין המערב-אפריקני ותת-המין הניגרי-קמרוני התפצלו זה מזה ומשאר תת-המינים לפני כמה מאות אלפי שנים. זהו זמן הדומה לזמן ההתפצלות של בני אדם בני-ימינו מן הניאנדרטלים.
בנוסף, מחקרים אלו מראים שמין השימפנזה המצוי ומין השימפנזה הננסי התפצלו זה מזה לפני כמיליון עד שני מיליון שנים, אף על פי ששניהם חיים באפריקה המשוונית ורק נהר הקונגו מבדיל בין תחומי התפוצה שלהם. מצירוף הידע מן הגנטיקה ומן המאובנים ניתן אם כן להסיק עץ פילוגנטי מקורב:
תפוצה, בית גידול ואורח חיים.
תחום תפוצתו הטבעי של השימפנזה המצוי באזור הטרופי שבמרכז אפריקה, ברצועה רחבה המשתרעת מסנגל לחופי האוקיינוס האטלנטי במערב ועד טנזניה במזרח, בקצהו הדרומי של הבקע הסורי-אפריקני. ברפובליקה הדמוקרטית של קונגו, נהר הקונגו מפריד בין אזורי התפוצה של השימפנזה הננסי מדרום לנהר ושל השימפנזה המצוי מצפונו. יישוב אדם ובירוא יערות מגבילים כיום את תפוצת השימפנזה המצוי לאזורים מבודדים בתוך תחום התפוצה הזה. מוערך כי מרבית אוכלוסיית הבר של המין, כ-77%, מרוכזת בשתי מדינות בלבד - גבון וקונגו. בפארק אודאלה בקונגו נמדדה הצפיפות הגדולה ביותר של שימפנזים בטבע - למעלה משני פרטים לק"מ מרובע. בסך הכול מוערך שהאוכלוסייה הטבעית כיום מונה בין 100,000 ל-200,000 שימפנזים מצויים. כ-250 נוספים נמצאים בגני חיות ברחבי העולם, וכ-1,200 במכוני מחקר שונים.
בתי גידול האופייניים לשימפנזה המצוי מגוונים יותר מאלו של מינים אחרים של קופי-אדם. הם כוללים בעיקר יער גשם טרופי, לעיתים יער הצומח באזורים הרריים בגבהים של עד 3,000 מטר מעל לגובה פני הים, ולפעמים באזורי ביצות. לעיתים רחוקות השימפנזה המצוי חי גם בחורש ואף באזורים מעורבים של חורש וסוואנה פתוחה ויבשה יחסית.
אף ששימפנזים הם מטפסים מוכשרים, מידותיהם הגדולות יחסית מגבילות את זריזותם בצמרות העצים, בהשוואה לקופים בעלי זנב ולגיבונים, והם מבלים חלק גדול מזמנם על הקרקע. הם בעלי חיים יומיים, המחפשים את מזונם במשך היום ובלילה ישנים בקנים שהם בונים על עצים. השימפנזה המצוי בונה בכל ערב קן חדש, באמצעות כיפוף מספר ענפים גמישים סמוכים ושילובם זה בזה.
בצמרות העצים שימפנזים נעים במספר דרכים, ובעיקר באמצעות "זרועיות" (brachiation) - תלייה מתחת לענף והתקדמות בתנופות זרוע. זרועותיהם הארוכות ורבות הכוח מותאמות לתנועה באופן זה. כוחם הפיזי הרב מאפשר להם "טיפוס אנכי" - עלייה וירידה אפילו בגזעי עצים חלקים מענפים, באמצעות זרועותיהם ורגליהם. על הקרקע הם הולכים בעיקר על ארבע, תוך השענות על הצד החיצוני של פרקי אצבעות הידיים - אופן הליכה הייחודי לשימפנזה ולגורילה הנקרא "הליכת פרקים" (אנגלית: knuckle-walking). שימפנזים גם הולכים לעיתים כברות דרך קצרות על שתי רגליהם האחוריות, למשל כאשר הם נושאים מזון בזרועותיהם, או בעת תצוגות ראווה כאשר הם מבקשים להיראות גדולים יותר. אולם, בניגוד לבני אדם, הליכתם על שתיים מסורבלת ובזבזנית מבחינה אנרגטית, עקב כפות רגליהם דמויות הידיים, רגליהם הקצרות המופנות לצדדים וגבם הקצר והקשיח יחסית, שאינו מאפשר להם להזדקף לחלוטין.
לא נצפו בטבע שימפנזים שוחים, אף כי השימפנזים של אתר פונגולי בסנגל טובלים במקווי מים רדודים על-מנת לצנן את עצמם בימים חמים. זהירותם של שימפנזים ממים עשויה להסביר את העובדה שנהרות באפריקה משמשים כקווי גבול טבעיים בין תחומי התפוצה של מינים ותת-מינים. זהירות זו גם מנוצלת לעיתים על ידי גני חיות המשכנים אותם באזורים מוקפים בחפיר ממולא במים, וידועים מקרים של שימפנזים שטבעו בחפיר זה בנסותם להימלט. עם-זאת, הטענה ששימפנזים אינם מסוגלים לשחות משום ששריריהם המפותחים מגדילים את המשקל הסגולי של גופם הופרכה על ידי שימפנזים שגודלו כחיות מחמד ולמדו לשחות ואף לצלול להנאתם בבריכות שחייה.
שימפנזים מצויים הם אוכלי כול. הם ניזונים בעיקר מפירות, שבהם תופסים מקום חשוב מינים טרופיים שונים של פיקוס הדומים לפיקוס התאנה. כמו כן הם אוכלים עלים, ניצני עלים, גבעולים, תפרחות, קליפת עץ, שרף עץ, ולעיתים אף מעט עפר, המשמש להם ככל הנראה כמקור למינרלים. הם משלימים את תזונתם מן החי, בליקוט חסרי חוליות, שוד ביצים מקיני ציפורים, רדיית דבש מקיני דבורים, וציד יונקים קטנים. הם עשויים לבלות שעות רבות בשליית טרמיטים מתוך תליהם. שימפנזים מצויים בטבע נצפו כשהם צדים קופים קטנים מהם, בעיקר מסוג קולובוס אדום, וכן עופרי קודו משורטט, צביונים וגורים של חזירי יבלות. בשר ציד מהווה לכל היותר 3% מתפריטם של שימפנזים מצויים בטבע, אך הוא מוערך מאוד על-ידם ויש לו חשיבות חברתית.
לשימפנזה המצוי מעט אויבים טבעיים פרט לאדם. הנמר האפריקאי מסוגל לטפס על עצים ויש לו נטייה ידועה לציד קופים בעלי זנב, לכן מעריכים שהוא הטורף העיקרי של שימפנזים מצויים במרבית אזורי התפוצה שלהם, אך עדויות ישירות לכך נדירות ביותר. בשעות היום וכאשר הם נמצאים בקבוצות, שימפנזים מתגודדים נגד נמרים ואף תוקפים אותם בהשלכת ענפים ואבנים, אך יש יסוד לשער כי בשעות הלילה שימפנזה בודד יהיה פגיע יותר. החוקר כריסטוף בוש העריך כי בפארק הלאומי טאי בחוף השנהב נטרפים כ-5% מאוכלוסיית השימפנזים על ידי נמרים בכל שנה, אך הערכה זו נסמכת בעיקר על עדויות עקיפות, ונראה שבמקומות אחרים באפריקה שיעור הטריפה נמוך בהרבה. בפארק מהאלה בטנזניה נמצא שער שימפנזים מצויים בגללי אריות, אך זהו ככל הנראה אירוע נדיר, וברוב שטחי המחיה של השימפנזים אריות אינם מצויים, שכן בית הגידול האופייני להם הוא סוואנה פתוחה ולא יער-גשם טרופי.
התנהגות.
שימפנזים מצויים הם בעלי-חיים חברתיים מאוד. רוברט ירקיז (Robert Yerkes), פסיכולוג אמריקאי שחקר אותם, השתמש בביטוי "שימפנזה אחד איננו שימפנזה", כפרפרזה על פתגם מיוונית עתיקה "אדם אחד איננו אדם". הם חיים בלהקות המונות 20 עד 80 פרטים, גדולות יותר מאשר בכל מין אחר של קוף-אדם. כל להקה מגינה על נחלה ששטחה באזורי יער 5–40 קמ"ר, אך באזורי סוואנה (שם צפיפות מקורות המזון נמוכה בהרבה) עשוי להגיע ל-560 קמ"ר.
הלהקה הגדולה לעיתים קרובות מתפצלת לקבוצות קטנות יותר וגמישות בהרכבן, העשויות להיפרד זו מזו למשך היום, או אף לפרקי זמן של עד כמה ימים, לצורך חיפוש מזון. מכיוון שמקורות המזון שלהם, ובייחוד פירות עונתיים, מופיעים ונעלמים תכופות, שימפנזים נאלצים לחפש אחריהם במשך מרבית יומם, תוך סיור מתמיד ברחבי נחלתם הגדולה. עץ שפירותיו הבשילו לא תמיד יספק די מזון לעשרות פרטים, ולכן שימפנזים יעדיפו לחפש מזון בקבוצה קטנה ולא להתחרות עליו עם כל שאר חברי הלהקה. כאשר קבוצות שימפנזים מסיירות על קרקע היער, תנועתן לעיתים קרובות חרישית וממושמעת, בטור עורפי המובל על ידי הפרטים המבוגרים והמנוסים יותר, המזהירים את הבאים אחריהם מסכנות אפשריות.
מדרג ומעמד בלהקה.
להקת שימפנזים מצויים נשלטת על ידי הזכרים הבוגרים והחזקים ביותר, שביניהם מדרג חברתי, מן הבכיר ביותר ("זכר האלפא") לנחות ביותר. מעמד הנקבות נמוך ממעמד הזכרים (בניגוד למעמדן השליט במין השימפנזה הננסי), אך גם בינן לבין עצמן מדרג חברתי.
הזכרים השליטים מקפידים לבסס את מעמדם במדרג ולשמור עליו, בעיקר באמצעות "תצוגות ראווה" הכוללות סימור השער, חשיפת הניבים ומפגני כוח שונים, כגון תיפוף על גזעי עצים, ניעור ענפים והשלכת אבנים גדולות. תצוגות כאלו מתדרדרות למאבקים אלימים של ממש רק לעיתים נדירות, שכן חברי הלהקה מכירים את כל שאר החברים וזוכרים היטב את מעמדם. זכרים ונקבות נמוכי מעמד בדרך-כלל יגיבו על תצוגת ראווה של זכר שליט במחוות הכנעה ופיוס המאשרות את מעמדו. אפילו מאבק בין זכרים על הבכורה בלהקה עשוי להתנהל כתחרות של תצוגות ראווה, שבו שני הצדדים מנסים להרשים זה את זה בכוחם ללא קרב, עד שאחד מהם מודה בתבוסתו באמצעות מחוות הכנעה. ואולם תועדו מקרים נדירים שבהם מאבקים כאלו הוכרעו בקרבות, המתנהלים באמצעות מכות, בעיטות ונשיכות, ועלולים להסתיים בפציעות קשות ואף במוות.