進化是生物種群的遺傳特征在連續幾代中的變化。 這些特征是基因的表達，在繁殖過程中從父母傳給后代。 由于基因突變和重組，變異往往存在于任何給定的群體中。 當自然選擇（包括性選擇）和遺傳漂移等進化過程作用于這種變異時，就會發生進化，導致某些特征在種群中變得更普遍或更罕見。 決定一個特征在種群中是普遍還是罕見的進化壓力不斷變化，導致連續幾代的可遺傳特征發生變化。 正是這種進化過程在生物組織的各個層次上產生了生物多樣性，包括物種、個體生物和分子的層次。

自然選擇進化論是查爾斯·達爾文和阿爾弗雷德·拉塞爾·華萊士在 19 世紀中葉獨立提出的，并在達爾文的《物種起源》一書中有詳細闡述。 通過自然選擇進行的進化是由關于生物體的可觀察事實確定的：(1) 產生的后代往往比可能存活的要多 (2) 個體在形態、生理和行為方面的特征不同（表型變異）； (3) 不同的性狀賦予不同的生存和繁殖率（差異適應性）； (4) 性狀可以代代相傳（適應度的遺傳力）。 因此，在連續的幾代人中，人口中的成員更有可能被具有有利特征的父母的后代所取代。 在 20 世紀初，現代綜合論斷定達爾文進化論作用于孟德爾遺傳變異，其他相互競爭的進化論觀點如突變論和正生遺傳學被駁斥。

地球上的所有生命都有一個共同的最后共同祖先 (LUCA)，大約生活在 35-38 億年前。 化石記錄包括從早期生物石墨到微生物席化石再到化石多細胞生物的進展。 在地球生命的整個進化史上，新物種的反復形成（物種形成）、物種內部的變化（再生）和物種的喪失（滅絕）塑造了現有的生物多樣性模式。 具有更近代共同祖先的物種之間的形態學和生化特征更相似，這些特征可用于重建系統發育樹。

進化生物學家通過形成和檢驗假設以及根據來自現場或實驗室的證據以及數學和理論生物學方法產生的數據構建理論，繼續研究進化的各個方面。 他們的發現不僅影響了生物學的發展，還影響了許多其他科學和工業領域，包括農業、醫學和計算機科學。

生物體內的進化是通過可遺傳性狀的變化——生物體的遺傳特征——發生的。 例如，在人類中，眼睛顏色是一種遺傳特征，一個人可能會從他們的父母那里繼承棕色眼睛特征。 遺傳性狀由基因控制，生物體基因組（遺傳物質）中的整套基因稱為基因型。

構成生物體結構和行為的整套可觀察特征稱為表型。 這些特征來自其基因型與環境的相互作用。 因此，生物體表型的許多方面都不是遺傳的。 例如，曬黑的皮膚來自一個人的基因型和陽光之間的相互作用； 因此，曬黑不會遺傳給人們的孩子。 然而，由于基因型變異的差異，有些人比其他人更容易曬黑； 一個突出的例子是具有白化病遺傳特征的人，他們根本不會曬黑并且對曬傷非常敏感。

可遺傳性狀通過 DNA 代代相傳，DNA 是一種編碼遺傳信息的分子。 DNA是由四種堿基組成的長鏈生物聚合物。 特定 DNA 分子的堿基序列指定了遺傳信息，其方式類似于拼出句子的字母序列。 在細胞分裂之前，DNA 被復制，因此產生的兩個細胞中的每一個都將繼承 DNA 序列。 指定單個功能單元的 DNA 分子部分稱為基因； 不同的基因有不同的堿基序列。 在細胞內，長鏈 DNA 形成稱為染色體的濃縮結構。 DNA 序列在染色體中的特定位置稱為基因座。 如果基因座的 DNA 序列在個體之間不同，則該序列的不同形式稱為等位基因。