De geleidelijke verandering van een soort in de loop van de tijd is een gevolg van veranderingen van allelfrequenties. Als de allelfrequenties veranderen, zullen ook de genotypen en fenotypen veranderen. De allelfrequenties veranderen door verschillende dingen. Ten eerste door willekeurige mutaties. Heel soms ontstaan hierdoor nieuwe gunstige eigenschappen. Ten tweede door 'gene flow'. Dit is het verschijnsel dat tussen individuen van verschillende populaties van dezelfde soort genen worden uitgewisseld. Ten derde veranderen de allelfrequenties door natuurlijke selectie. Het milieu bepaalt de overlevingskans van individuen; gunstige eigenschappen komen daardoor in de loop van de tijd in een steeds groter deel van de populatie voor.

Sterk veranderende omstandigheden zorgen dus voor een grote interactie tussen eigenschappen en milieufactoren. Het overleven wordt dan bepaald door het vermogen van een populatie om natuurlijke selectie te overleven (fitness). Het is voor een populatie dus gevaarlijk om weinig genetische variatie binnen de populatie te hebben. De fitness neemt toe door adaptie: door aanpassing van de populatie aan een andere omgeving, en door het kunnen opzoeken van gunstige omstandigheden. Het gevolg hiervan is specialisatie: individuen zijn aangepast aan specifieke omstandigheden.

Ook veranderen de allelfrequenties door seksuele selectie. Hierbij kiest de partner voor bepaalde kenmerken,bijvoorbeeld de mannetjesvogel met de grootste, felste staart. Zo vindt er meer voortplanting plaats bij vogels met felgekleurde staarten, en verandert de allelfrequentie.

Tot slot worden de allelfrequenties veranderd door genetic drift, een verschijnsel waarbij de allelfrequenties in een populatie verschuiven doordat enkele individuen in sterke mate de 'gene pool' (het totaal aan genen binnen een populatie) bepalen. Dit is onder andere mogelijk door het flessenhalseffect, waarbij door bijvoorbeeld een bosbrand een groot deel van de populatie verdwijnt, en er een kleine groep overblijft. In een kleine populatie vindt evolutie veel sneller plaats. Ook het founder effect (stichtereffect) zorgt ervoor dat enkele individuen de 'gene pool' bepalen. Als een paar individuen (de stichters) zich vestigen op bijvoorbeeld een eiland en één daarvan is blind, dan zullen er in volgende generaties vele blinden zijn, omdat de allelfrequentie van blindheid dan een stuk hoger is. Bekijk ook onderstaand filmpje met extra uitleg.