Jakkolwiek ideę ewolucji przez wieki rozważało wielu filozofów i naturalistów, dopiero Karol Darwin i Alfred Wallace po raz pierwszy przedstawili jej teorię światu naukowemu, sugerując, że mechanizmem przebiegu zmian ewolucyjnych jest dobór naturalny. Darwin w dziele O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego, opublikowanym w 1859 roku, połączył wiele nowych odkryć geologicznych i biologicznych. Podał wiele dowodów na to, że istniejące formy życia powstały w wyniku modyfikacji form uprzednio występujących. Książka Darwina wywołała burzę kontrowersji, zarówno w sferze religii, jak i nauki, i niektóre nie wygasły do dziś. Teoria Darwina od chwili powstania do dzisiaj kształtuje biologię jako naukę. Jego praca wywarła wielki wpływ na metodykę obserwacji i badań naukowych, które dostarczyły dalszych dowodów na przebieg ewolucji i powstawania różnorodnych organizmów na naszej planecie. Szczegóły procesów ewolucyjnych wciąż są głównym przedmiotem badań i dyskusji. Darwin swoją teorię doboru naturalnego oparł na czterech następujących obserwacjach: poszczególne osobniki danego gatunku różnią się pewnymi cechami; organizmy żywe produkują znacznie więcej potomstwa niż może przeżyć; między organizmami trwa walka o byt, polegająca na konkurowaniu m.in. o pokarm, wodę, światło czy przestrzeń życiową, przy czym osobniki o korzystniejszych cechach, dających im przewagę w walce o byt, mają większe szansę osiągnięcia dojrzałości płciowej i wydania potomstwa; organizmy, które przeżywają i rozmnażają się, przekazują swoje zalety potomstwu, przy czym najlepiej przystosowane osobniki pozostawiają przeciętnie więcej potomstwa niż słabiej przystosowane. W wyniku zróżnicowania rozrodczości proporcjonalnie większa część populacji przystosowuje się do warunków środowiska. Środowisko zatem selekcjonuje najlepiej przystosowane organizmy, aby przeżyły. Należy także zwrócić uwagę, że zmiany adaptacyjne obejmują bardziej populacje niż poszczególne organizmy.