'n Spekulatiewe filogeniese boom van alle lewende dinge, gebaseer op rRNA-geendata. Dit toon die skeiding aan van die drie domeine, die bakterieë, die argebakterieë en die eukariote.
In die 1930's het wetenskaplikes Darwin se werk met die teorie van Gregor Mendel oor oorerflikheid, gekombineer tot 'n nuwe evolusie-sintese bekend as Neo-Darwinisme. Dié sintese beskryf evolusie as 'n verandering in die frekwensie van allele in 'n bevolking van een geslag tot die volgende. Die meganismes wat hierdie veranderinge veroorsaak is die grondmeganismes van bevolkingsgenetika: natuurlike seleksie, en genetiese skuiwing (Engels genetic drift), wat op sy beurt afhang van die genetiese verskeidenheid veroorsaak deur mutasie, genetiese rekombinasie en geenvloei. Hierdie teorie het die sentraal-organiserende beginsel van moderne biologie geword, met direkte toepasbaarheid op onderwerpe soos antibiotiese weerstandigheid, eusosiaalheid in insekte, en die verbysterende biodiversiteit van die wêreld.
Die ontwikkeling van kragtige genoeg rekenaarprogramme het die studie van die herhaling van selfveranderende komplekse sisteme moontlik gemaak. Sodoende kon 'n wiskundig-presiese begrip van die aard van die prosesse van evolusie tot stand kom. Rekenaarnabootsings van die evolusie van lineêre volgordebepalings het byvoorbeeld bewys dat die herkombinasie van blokke volgreekse belangriker is as die ontwikkeling veroorsaak deur mutasie op 'n spesifieke plek. 
Rhagoletis pomonella, 'n soort vrugtevlieg, is 'n spesie wat bewys dat evolusie vandag steeds voortgaan en wetenskaplik waarneembaar is. In die 19de eeu, nadat appels Amerika binnegebring is, het 'n nuwe bevolking vlieë spontaan vanuit die meidoringvliegspesie ontstaan: dié vlieë het slegs appels begin besmet en nie meer meidoringvrugte nie. Die twee spesies onderteel ook nie juis meer nie.
Die DNA is die molekule betrokke by oorerflikheid, soos die eerste keer voorgestel deur Mendel in sy geengebaseerde model van oorerflikheid. Talle spesies plant seksueel voort: 'n proses van meiotiese herkombinasie, en daarna 'n onafhanklike verdeling van die chromosome en die saamvoeging van gamete (gewoonlik eier en sperm).
Dit is die proses van genetiese verandering deur middel van die bekendstelling van nuwe genetiese materiaal in 'n genetiese bevolking, vanaf 'n geneties-verskillend ander bevolking, gewoonlik deur middel van geenoordrag. Dit kan natuurlik gebeur, maar vind dikwels ook plaas weens die inwerking van virusse. 
Natuurlike seleksie ontstaan deurdat lede van dieselfde spesie weens die lede se belewenis van verskillende gebeure en omgewings langer of korter oorleef. Diegene wat langer oorleef het 'n hoër mate van suksesvolle voortplantingsgeleenthede. Dit is nie 'n lukrake proses nie; dit selekteer vir mutasies wat beter of slegter aangepas is vir die betrokke omstandigheid. Die kernrol wat dit speel in evolusie het 'n sterk verbintenis daartussen en die studie van ekologie veroorsaak. Natuurlike seleksie kan onderverdeel word in twee kategorieë: