Mikä saa aikaan havaitun eliöiden vähittäisen muuttumisen? Luonnonvalinta on tärkein evoluutioon vaikuttava tekijä. Luonnonvalinta perustuu sille, että lajin yksilöt tuottavat jälkeläisiä enemmän kuin sillä paikalla pystyy elämään. Suurimmalla todennäköisyydellä selviävät kunkin eliölajin yksilöt, jotka ovat sopeutuneet parhaiten sillä hetkellä vallitseviin luonnonolosuhteisiin. Ne menestyvät parhaiten ja tuottavat eniten jälkeläisiä siirtäen geenejään seuraavalle sukupolvelle. Geenien mukana siirtyvät perinnölliset ominaisuudet.

Luonnonvalinta voi toimia vain, jos yksilöt ovat erilaisia. Yksilöiden välillä onkin eroja ominaisuuksissa, jotka vaikuttavat niiden menestymiseen. Näitä eroja tuottavat perimämuutokset eli mutaatiot ja suvullisen lisääntymisen kautta syntyvä muuntelu. Esimerkiksi mutaatioiden kautta voi kehittyä siemeniä, joista kehittyvien puun taimien lehdet ovat eri värisiä. Tietyn väriset lehdet yhteyttävät paremmin kuin muiden. Tällaiset kasvit tuottavat enemmän siemeniä kuin muiden: on tapahtunut luonnonvalintaa.

Samalla paikalla elävät ja keskenään lisääntyvät saman lajin yksilöt muodostavat populaation. Populaatiossa periaatteessa kaikki lajin yksilöt voivat lisääntyä toistensa kanssa. Jos populaatio jostain syystä joutuu tilanteeseen, jossa joku tekijä estää yksilöiden lisääntymisen keskenään, voivat yksilöt pitkän ajan kuluessa kehittyä eri suuntiin, jolloin lajista muodostuu erilaisia muotoja, alalajeja ja pitkän ajan kuluessa jopa eri lajit. Puhutaan uuden lajin syntymisestä eli lajiutumisesta.

Lisääntymisesteenä populaatioiden välillä voi toimia esimerkiksi vuoristo, joka jakaa populaation, tai ihmisen rakentama tie, joka jakaa metsän osiin.

​​

Lajiutumista voi tapahtua myös niin, että saman lajin yksilöt joutuvat erilaisiin elinympäristöihin, joissa ympäristötekijät muokkaavat lajia pikku hiljaa. Laji sopeutuu vallitseviin olosuhteisiin ja tapahtuu luonnonvalintaa.

Lajin, alalajin tai populaation säilymiseen muuttuvissa ympäristöolosuhteissa vaikuttaa se, miten paljon yksilöiden välillä on eroja niiden perimässä – ts. miten paljon ne eroavat toisistaan geneettisesti. Koska yksilön perimä saa aikaan yksilön ominaisuudet, geneettisesti monimuotoinen populaatio on myös ominaisuuksiltaan monimuotoinen. Tällöin elinympäristön muuttuessa löytyy yksilöitä, joiden ominaisuudet edesauttavat selviämistä uusissa olosuhteissa ja laji tai populaatio pystyy sopeutumaan näihin uusiin olosuhteisiin. Jos haluamme suojella lajeja ja populaatioita, on pidettävä huoli siitä, että niiden perimä säilyy monimuotoisena.

Nykyelämässä todisteeksi evoluutiosta käyvät bakteerit, jotka ovat kehittyneet vastustuskykyisiksi eli resistenteiksi useille antibiooteille. Bakteereista on siis kehittynyt kantoja, joihin lääkkeenä käytetyt antibiootit eivät enää tehoa. Nämä ns. sairaalabakteerit ovat terveydenhoidon suurimpia uhkia.

Luonnonvalinta voi suosia esimerkiksi suuria yksilöitä. Tämän seurauksena lajin yksilöt ovat tulevaisuudessa suurempia kuin nykyisin.