Teori evolusi melalui yang dikemukakan oleh Charles Darwin dalam karyanya On the Origin of Species (1859) merupakan salah satu pilar utama biologi modern. Darwin mengamati bahwa dalam setiap populasi terdapat variasi fenotipe antar individu, dan variasi ini sebagian bersifat herediter. Individu dengan sifat yang lebih menguntungkan dalam lingkungan tertentu memiliki peluang bertahan hidup dan bereproduksi lebih tinggi.
Bukti evolusi berasal dari berbagai disiplin ilmu: paleontologi menyajikan rekaman fosil transisi, anatomi komparatif menunjukkan struktur homolog antar spesies, biogeografi menjelaskan distribusi flora-fauna di kepulauan, dan biologi molekuler mengungkap kesamaan sekuens DNA antar organisme. Contoh klasik termasuk evolusi paruh burung finch di Kepulauan Galápagos yang beradaptasi terhadap sumber makanan berbeda.
Selain , mekanisme evolusi lainnya meliputi genetic drift (pergeseran frekuensi alel secara acak terutama pada populasi kecil), aliran gen (migrasi individu antar populasi), dan mutasi yang menghasilkan variasi genetik baru. Spesiasi dapat terjadi secara alopatrik (pemisahan geografis) atau simpatrik (isolasi reproduksi tanpa pemisahan fisik), menghasilkan keanekaragaman hayati yang kita saksikan saat ini.