Wanneer je de genetische samenstelling van een populatie kent, is het mogelijk voorspellingen te doen over de genetische samenstelling van toekomstige populaties en dus over de evolutie in de toekomst. In de populatiegenetica onderzoekt met de verdeling van de allelen in de genen van een populatie. De frequentie waarmee de allelen die onderzocht zijn voorkomen is de allelfrequentie. Het totaal aan genen, mét al hun allelen, wordt 'gene pool' genoemd. De evolutie binnen een soort heeft veel te maken met allelfrequenties. Zie hiervoor de pagina 'Evolutie binnen soort'.

In de populatiegenetica geldt de wet van Hardy-Weinberg. Met deze wet kun je de kans op allelcombinaties berekenen. De wet gaat ervan uit dat de frequenties van allelen en genotypen in een populatie constant blijven. De voorwaarden voor deze wet zijn dan:

• De populatie is groot en er vinden geen veranderingen van allelfrequenties plaats
• Er is geen sprake van seksuele selectie (paringen zijn willekeurig)
• Alle genotypen hebben een gelijke overlevingskans (geen selectie)
• Er vinden geen mutaties plaats
• Er vindt geen migratie plaats (er komen geen nieuwe individuen van buitenaf in de populatie)
• Meiose vindt normaal plaats.

De Hardy-Weinberg vergelijkin luidt als volgt: p2 + 2pq + q2 = 1.

Hierbij is q = de frequentie van het allel a (het aantal allelen a gedeeld door het totaal aantal allelen)

              p = de frequentie van het allel A (het aantal allelen A gedeeld door het totaal aantal allelen)

              p + q = 1, omdat er geen andere allelen voorkomen.

Zie de kruistabel onderaan deze pagina. Hieruit volgt dat p2 + 2pq + q2 = 1. Als je nu p of q weet dan kun je ook de andere berekenen. Ook kun je nu vanuit een fenotype berekenen wat de frequenties van de genotypen zijn. Voor nadere uitleg hierover, zie https://www.youtube.com/watch?v=vEAxbw4rjyA.

In werkelijkheid voldoen de meeste populaties niet aan bovenstaande voorwaarden en zijn er voortdurend verschuivingen van de allelfrequenties.