Koevoluutiolla eli yhteisevoluutiolla tarkoitetaan kahden lajin välistä toisistaan riippuvaa evolutiivista kehitystä. Toisin sanoen lajit vaikuttavat toistensa evoluutioon.

Lajit, jotka ovat keskenään läheisessä vuorovaikutuksessa eli symbioosissa, ovat usein kehittyneet toistensa mukana tällaisessa koevoluutiossa vuosimiljoonien ajan.

Koevoluutio voi olla molempia hyödyttävää muutosta: jotkut akaasialajit kasvattavat okasiinsa pullistumia, joiden sisälle muurahaiset rakentavat pesiään. Akaasia tarjoaa muurahaiselle asuinpaikan, ja muurahaiset puolestaan puolustavat akaasiaa kasvinsyöjiä vastaan (kuva).

Koevoluutio voi olla myös kilpavarustelua, jossa toinen osapuoli kärsii toisesta. Esimerkiksi loisen ja isäntälajin välinen vuorovaikutteinen kehitys on myös esimerkki rinnakkaisevoluutiosta. Isäntälajille kehittyy jatkuvasti evoluution myötä uusia puolustautumisen keinoja, kuten muutoksia käyttäytymiseen tai immuunipuolustukseen. Vastaavasti loislajille kehittyy muutoksia, joilla se sopeutuu isäntälajin puolustautumiseen.

Koevoluutio voi myös tarkoittaa yhteistä lajiutumista. Ihmisapinoiden päätäit jakavat yhteisen esimuodon, jonka evoluutiohistoria vastaa tismalleen ihmisapinoiden evoluutiohistoriaa: ihmistäin läheisimmät sukulaiset ovat simpanssien ja bonoboiden täitä, jotka erosivat ihmisen täistä noin seitsemän miljoonaa vuotta sitten. Tämä vastaa täysin oletettua ihmisten ja simpanssien lajiutumisaikaa.

Pölytys on yksi yleinen koevoluution kohde. Eräillä kolibreilla on pitkät kaarevat nokat, jotka ovat kehittyneet etsimään sokeripitoista mettä syvistä kukista. Kolibrin etsiessä kukkalajin eri kukista mettä, kukissa tapahtuu pölytys. Kolibrit ovat riippuvaisia kukan medestä ja kukka puolestaan linnusta pölyttäjänä. Siksi kolibreille on kehittynyt pitkä nokka ja kukalle syvä teriö.