Charles Darwin og Alfred Russel Wallace beskrev naturlig seleksjon i 1858. Ideen er enkel. Individer i en populasjon varierer. Noen variasjoner hjelper dem å overleve og reprodusere seg bedre enn andre. Disse individene overfører sine egenskaper til flere avkom. Over generasjoner blir de nyttige egenskapene vanligere. Prosessen er ikke tilfeldig. Mutasjon skaper variasjon tilfeldig, men seleksjon er et filter som favoriserer det som fungerer i et gitt miljø.

Naturlig seleksjon tar flere former. Retningsbestemt seleksjon dytter en egenskap i én retning, som større nebbstørrelse under tørke. Stabiliserende seleksjon favoriserer gjennomsnittet og fjerner ytterpunkter, som menneskelig fødselsvekt. Forstyrrende seleksjon favoriserer begge ytterpunkter fremfor midten, noe som kan splitte en populasjon. Seksuell seleksjon er et spesialtilfelle, drevet av valg av make eller konkurranse om maker. Påfuglhaler og hjortegevir utviklet seg gjennom seksuell seleksjon, selv når de gjør overlevelse vanskeligere.

Krav til naturlig utvalg

• Variasjon i egenskaper innenfor en populasjon.
• Arvelighet: egenskaper må videreføres.
• Differensiell overlevelse eller reproduksjon.
• Tid: forandring akkumuleres over generasjoner.

Naturlig utvalg planlegger ikke fremover. Det reagerer på nåværende forhold. En egenskap som var nyttig i en tid kan bli en belastning når miljøet endrer seg.