Luonnonvalinnasta seuraa se, että sellaiset alleelit yleistyvät, jotka edistävät populaation sopeutumista ympäristöönsä. Vastaavasti populaation sopeutumista huonontavat alleelit harvinaistuvat. Luonnonvalinta suosii populaatiossa aina kelpoisimpia yksilöitä, jolloin kelpoisimpien yksilöiden alleelit yleistyvät populaatiossa.

Luonnonvalinnan ansiosta populaatio sopeutuu vähitellen ympäristöönsä.  Luonnonvalinta ei koskaan muuta yksilöä, vaan se vaikuttaa populaatioon siten, että kelpoisimpien yksilöiden geenien alleelit yleistyvät populaatiossa. Lisäksi valinta kohdistuu harvoin luonnossa vain yhteen ominaisuuteen, vaan moneen ominaisuuteen samanaikaisesti. 

Luonnonvalinta voidaan luokitella kolmeen päätyyppiin: stabiloiva eli tasapainottava valinta, suuntaava valinta ja hajottava valinta.

Stabiloiva eli tasapainottava valinta

Stabiloiva eli tasapainottava valinta toimii pitkään vakaina ja muuttumattomina pysyneissä olosuhteissa. Tässä tapauksessa luonnonvalinta suosii ominaisuuksiltaan lähellä populaation keskiarvoa olevia yksilöitä (keskiarvotyyppi) ja näiden yksilöiden alleeleja. Vastaavasti tasapainottava valinta karsii keskiarvosta poikkeavia yksilöitä (äärityyppi) ja näiden yksilöiden alleeleja. Tällöin populaation geenien alleelien lukusuhteet eivät muutu.

Esimerkiksi monien eliöiden kokoon vaikuttaa tasapainottava valinta. Suuresta koosta on etua pedoilta selviytymisessä ja lisääntymisessä, mutta toisaalta suuremman koon ylläpitäminen vaatii paljon enemmän energiaa. Pienestä koosta voi olla apua taas esimerkiksi piiloutumisessa ja ravinnon hankkimisessa. Näin luonnonvalinta suosii kooltaan keskimääräisiä yksilöitä.

Suuntaava valinta

Suuntaava valinta alkaa vaikuttaa, kun populaation ympäristö muuttuu aikaisemmasta tai populaatio levittäytyy aivan uudenlaiselle elinalueelle. Tällöin voi käydä niin, että aikaisemmin kelpoisimmat yksilöt eivät enää ole uusissa olosuhteissa kelpoisimpia. Nyt valinta suosii populaation yksilöjakauman toista ääripäätä keskiarvotyyppien kustannuksella. Tästä seuraa se, että populaation alleelikoostumus muuttuu siten, että toisen ääripään yksilöiden alleelit yleistyvät populaatiossa. Tällöin aikaisemmin harvinaiset ominaisuudet voivat alkaa yleistyä populaatiossa.

Suuntaava valinta on yleistä, jos populaatioon ilmestyy mutaation kautta uusi, hyödyllinen ominaisuus. Esimerkiksi tauteja aiheuttavissa bakteeripopulaatioissa yleistyvät nopeasti ne alleelit, jotka antavat bakteereille vastustuskyvyn antibiootteja vastaan. Kun antibiootteja aletaan käyttää, vain ne bakteerit selviävät, jotka ovat vastustuskykyisiä. Tällöin luonnonvalinta suuntaa bakteeripopulaatiota nopeasti vastustuskykyiseen suuntaan.

Hajottava eli eriyttävä valinta

Hajottavassa valinnassa populaatiossa on kaksi vastakkaista valintapainetta. Hajottava valinta on yleistä etenkin, jos ympäristöolosuhteet muuttuvat. Hajottavan valinnan seurauksena populaation alleelikoostumus muuttuu siten, että molempien ääripäiden yksilöiden alleelit yleistyvät populaatiossa. Esimerkiksi kotilopopulaatiossa voi olla valkoisia, harmaita ja mustia yksilöitä. Jos kotilopopulaatio on alueella, jossa on mustia ja valkoisia kallioita, parhaiten selviävät molempia ääripäitä edustavat yksilöt. Tällöin sekä valkoisten että mustien kotiloiden alleelit yleistyvät populaatiossa.

Hajottava valinta suosii esimerkiksi epäyhtenäisessä ympäristössä populaation yksilöjakauman kumpaakin ääripäätä keskiarvotyyppien kustannuksella ja lisää siten muuntelua. Hajottavassa valinnassa valinta kohdistuu esimerkiksi yksilön kokojakauman ääripäihin. Tällöin voi syntyä kaksihuippuinen kokojakauma populaatioon, mikä voi johtaa lajiutumiseen pitkällä aikavälillä.

Valinnan tyypit

Luonnonvalinnan tyyppi	Tasapainottava valinta	Suuntaava valinta	Hajottava valinta
Olosuhteet	Vakaat, pysyvät olosuhteet	Ympäristöolosuhteet muuttuvat	Ympäristöolosuhteet muuttuvat
Suosii	Keskiarvoyksilöitä	Toista ääripäätä	Molempia ääripäitä
Johtaa	Alleelien lukusuhteet eivät muutu, vähentää muuntelua	Mikroevoluutiota: populaation alleelikoostumus muuttuu → aiemmin harvinaiset alleelit yleistyvät. → Keskiarvo siirtyy (esimerkiksi yksilöiden koko kasvaa sukupolvien ketjussa).	Mikroevoluutiota, eri alleelit yleistyvät. Muuntelu lisääntyy. Pitkän ajan kuluessa voi seurata lajiutuminen (ns. sympatrinen lajiutuminen).