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達爾文的演化論以天擇說和地擇說為理論基石。
達爾文晚年將演化論加入性擇,有別於天擇,
以強調交配競爭對於演化的重要性。
天擇指生物的遺傳特徵在自然環境的限制下,
物種在生存競爭中,若某種特徵性狀具有優勢或劣勢,
劣勢者不利於生存而被環境淘汰,
優勢者得以繁殖而將優勢性狀遺傳後代。
這就是所謂「物競天擇,適者生存」。
地擇說則說明了同一物種受到地形障礙分隔,
比如地殼大陸移動或海洋隔開的島嶼,
在夠長時間之後,物種產生了性狀特徵的差異。
達爾文演化論提出的當時,孟德爾的遺傳學發現並未受到世人注意。
因此達爾文演化論的實質基礎,
並沒有遺傳科學做為支持,僅為生物現象觀察的總結。
1930年代,部份科學家將達爾文的演化論與孟德爾遺傳學合而為一,
即現代綜合理論,成為當代生物演化學的完整理論。
隨著分子生物學的發展,演化學的內涵,從原先對「性狀特徵」的天擇,
推展為「基因」的天擇。
當代演化學和生物分類學,諸多物種之間的同源關係,
用演化樹來表示,其鑑定方式皆採取DNA定序結合統計學來建構。