Naturlig seleksjon baserer seg på det faktum at individer med visse egenskaper har større sannsynlighet for å overleve og reprodusere enn individer med andre egenskaper. Populasjonsgenetikk beskriver naturlig seleksjon ved å definere fitness som en genotypes reproduksjonssuksess i et gitt miljø. Det vil si gjennomsnittlig antall overlevende avkom produsert av individer med denne genotypen og hvor genotypens sannsynlighet for å overleve til reproduksjonsdyktig alder er innkalkulert. Naturlig seleksjon virker på fenotyper. Når fenotypisk variasjon har en arvelig basis vil seleksjon føre til endringer i allelfrekvens (og/eller genotypefrekvens) i populasjonen. Naturlig seleksjon er den vitenskapelige forklaringen på evolusjonen av tilpasninger.