Muuntelu ja mutaatiot tuottavat populaatioon uusia geeniyhdistelmiä. Yksilö, joka on tietyissä ympäristöolosuhteissa tehokkain lisääntyjä, on populaation kelpoisin yksilö. Kelpoisuuteen vaikuttaa sattuman lisäksi perimä. Yksilöt, jolla on sopiva yhdistelmä alleeleja menestyvät muita paremmin ja lisääntyvät tehokkaammin. Näin tämän yksilön alleelit yleistyvät populaatiossa. Populaatiossa vallitsee tämän geenin suhteen siis suuntaava valinta.

Luonnossa ympäristöolosuhteet muuttuvat jatkuvasti. Tämän vuoksi uusissa olosuhteissa uudenlainen alleeliyhdistelmä voi olla tehokkaampi kuin aikaisemmin. Teollisuusmelanismi on hyvä esimerkki ympäristömuutoksesta, joka muutti koivumittarien geenipoolia. Kun koivujen pinta tummui ilmansaasteiden vaikutuksesta, tummat yksilöt yleistyivät populaatiossa. Suuntaava valinta suosi siis alleeleja, jotka saivat aikaan perhosen siipiin tumman värin.

Valinta voi olla myös hajottavaa eli eriyttävää. Tällöin populaatiossa tietyt ääripäät yleistyvät. Tällöin valinta voi suosia tiettyjä alleeleja, mutta ei niiden välimuotoa tai heterotsygoottisia yksilöitä. Hajottava valinta johtaa lajin populaatioiden kehittymisen omiin suuntiinsa. Tätä kutsutaan mikroevoluutioksi.

Jos ympäristöolosuhteet eivät muutu, populaatiossa vallitsee stabiloiva valinta. Tällöin valinta suosii yksilöiden keskiarvoa.

Erikoistilanteessa evoluutio voi suosia heterotsygootteja. Tätä kutsutaan tasapainotetuksi polymorfismiksi. Esimerkiksi sirppisoluanemiaa esiintyy runsaammin Afrikassa kuin Euroopassa. Sirppisoluanemiaa sairastavilla punasolun hemoglobiinia koodaava geeni on mutatoitunut (alleeli Hb^S). Punasolut ovat sirpin muotoisia, kuljettavat huonosti happea ja ne voivat tukkia verisuonia. Sen sijaan hemoglobiinigeenin suhteen heterotsygoottisilla yksilöillä (Hb^AHb^S) näitä ongelmia on vain vähän. Nämä yksilöt ovat kuitenkin vastustuskykyisempiä malarialoisiota vastaan. Tällaisessa tilanteessa valinta suosii siis heterotsygootteja. Terveillä, homotsygoottisilla yksilöillä (Hb^AHb^A) on vaara sairastua malariaan, mutta sairailla homotsygooteilla (Hb^SHb^S) esiintyy runsaasti muita ongelmia.

Sattuma voi muuttaa populaation geenipoolia myös täysin yllättävään suuntaan. Suuret katastrofit, kuten tulivuorenpurkaukset, voivat tuhota suuren osan populaation yksilöistä. Katastrofin jälkeen populaatiossa on jäljellä yksilöitä, joiden perimä ei välttämättä ole paras muuttuneisiin ympäristöolosuhteisiin. Koska katastrofi on kuitenkin tuhonnut populaation muut yksilöt, jäljelle jääneet pääsevät lisääntymään ja levittämään omia geenejään. Myös katastrofista selviytyneiden joukossa vähitellen parhaat alleelit alkavat vähitellen yleistyä. Katastrofin vaikutusta populaation geenipooliin kutsutaan pullonkaulailmiöksi.

Populaation yksilöitä voi myös siirtyä uudelle elinalueelle. Näiden yksilöiden alleelit eivät välttämättä ole parhaat uusissa ympäristöolosuhteissa. Jos muita yksilöitä ei kuitenkaan muuta alueelle, populaation perustajien alleelit leviävät. Tätä kutsutaan perustajanvaikutukseksi.