種内で起こる形質の変化を小進化というのに対し、新しい種や、種より高次の分類群の起源や絶滅のプロセスを大進化という。このような区別がなされるのは、大進化を小進化の積み重ねで説明できるかどうかについて議論があるためである。しかし一般的には、大進化も小進化の延長として理解できると考えられている。
分子レベルの進化速度は、単位時間（あるいは世代数）あたりの塩基置換数として計測できる。分子進化の中立説によれば、世代あたりの塩基置換速度は中立な突然変異率によって決まるため、突然変異率が一定ならば一定の速度で進化すると予測される。この予測は、塩基配列の比較から系統が分岐した年代を推定する分子時計の根拠となっている。わずかな塩基配列の変化で機能が損なわれるような遺伝子は、中立な突然変異が少ないので、進化速度が遅くなる。逆に、もはやその役目を果たさない偽遺伝子ではほとんどの突然変異が中立になるので、進化速度が非常に速い。たとえば、地中に生息し眼が退化したシリアヒメメクラネズミでは、レンズを作るタンパク質をコードする遺伝子が偽遺伝子化し、急速に進化している。
化石が多く見つかっている系統の進化速度は、より新しい化石と古い化石の形態を比較することで調べることができる。量的な形態進化の速度は、100万年あたりネイピア数倍（約2.7倍）の変化を1ダーウィンとして定義する。離散的な形態の進化については、いくつかの形質状態を定義して、その変化の回数を数えることで計測できる。分類群の数を利用した進化速度の定義もあり、ある期間におけるある系統がいくつの種（あるいは属などより高次の分類群）に分けられるかによって進化速度を測定する。たとえば、ウマ類の系統は現生のものを除くと、5000万年の間に8属を経過してきたため、約625万年あたり1属の進化速度で進化してきたと計算できる。進化速度は系統によって大きく異なり、進化速度が非常に遅いために祖先の化石種とほとんど変わらない形態を持つものを生きている化石と呼ぶ。ただし、同じ系統でも進化速度は一定ではない。たとえばハイギョ類は生きている化石として有名であり、確かに中生代以降の進化速度はかなり遅いのだが、古生代においてはむしろ急速に進化していた。また、すべての形質の進化速度が同じ傾向を示すわけでもない。ヒトの系統が脳の大きさに関して他の霊長類、たとえばアイアイに比べて急速な進化を遂げてきたのは明らかだが、同時にアイアイの歯はヒトの歯よりも初期霊長類と比べて違いが大きく、歯の形態に関してはアイアイのほうが進化速度が速かったと考えられる。形態の進化速度に関わる断続平衡説については、種分化との関連で後ほど取り上げる。
遺伝的変異のなかには、適応度に全く、あるいはごくわずかしか影響しないものも多い。その場合には、遺伝子頻度はランダムに、確率的に変動することになる。また適応度に影響する場合でも、確率的な変動の影響は受ける。このランダムな遺伝子頻度の変化を遺伝的浮動という。遺伝的浮動はとくに数の少ない個体群において重要である。そのため、少数の個体が新しい生息地に移住して定着した場合に遺伝子頻度が大きく変化することがあり、これを創始者効果という。木村資生は、遺伝子レベルの進化においては遺伝的浮動が重要であると指摘した（分子進化の中立説）。分子進化の中立説は、塩基配列のデータをよく説明できる。表現型レベルでも、適応度上中立な変化であれば遺伝的浮動によって進化することはありうるが、実際にはほとんどないと考えられている（ただし、表現型と分子のそれぞれにおいて、浮動と選択がどの程度重要かについては議論がある）。
現在、進化を説明する理論として最も支持されているのは進化の総合説と呼ばれるもので、ダーウィンとウォーレスの自然選択説と、メンデルの遺伝子の理論、集団遺伝学の理論や木村資生の中立進化説を統合したものである。この総合説によれば、突然変異によって生じた遺伝子の変異はランダムでない自然選択と、確率的に起こる遺伝的浮動によって個体群中に固定し、新しい形質の出現や種分化などの進化現象を引き起こすと考えられる。
1960年代に大映作品などで活躍した蛍雪太朗は師匠にあたり、芸名もそれにちなんでいる。一部の名鑑などに血縁であると記載されているものがあるが、誤り。この蛍雪太朗も、大映時代のガメラシリーズへの出演歴があり（『大怪獣空中戦 ガメラ対ギャオス』）、螢がガメラへの出演を希望した理由の一つになっている。ピンク映画時代の滝田洋二郎監督とは、一時ほとんどの作品で主演としてコンビを組み、探偵黒田一平シリーズなどのコミカルな演技で、自身と滝田の名を大いに高めた。今なお高く評価される作品も少なくなく、螢もピンクの仕事に誇りを抱いていることもあって、メジャー定着後も2004年頃まで成人映画に出演していた。滝田とは、一般映画においても脇役出演などで盟友関係が続いている。平成ガメラシリーズの監督金子修介とは金子がロマンポルノを撮影していた頃に出会っており、『いたずらロリータ。うしろからバージン』への出演依頼も受けていたが、同時上映が滝田組の『はみ出しスクール水着』であったために断っている。その時に金子といつか一緒に仕事をしようと交わしたことが後の平成ガメラシリーズへの出演に繋がっている。『ゼイラム』以来雨宮慶太の監督作品に多く出演しており、後年では「雨宮組の番頭」と称されている。自ら「雨宮教」を自称するほど雨宮を敬愛しており、雨宮を世界に通用するクリエイターであると評している。雨宮、金子、渡邊元嗣と、いずれもSFを最も得意とする監督の常連であり、滝田洋二郎も螢が主演の作品は本格ミステリが多いため、日本のSF、ミステリファンにとって最も親しみ深い俳優の一人となっている。