Charles Darwin và Alfred Russell Wallace đã mô tả quá trình chọn lọc tự nhiên vào năm 1858. Ý tưởng rất đơn giản. Các cá thể trong một quần thể có sự biến dị. Một số biến dị giúp chúng sống sót và sinh sản tốt hơn những biến dị khác. Những cá thể đó truyền lại đặc điểm của mình cho nhiều thế hệ con cháu hơn. Qua nhiều thế hệ, những đặc điểm có lợi trở nên phổ biến hơn. Quá trình này không phải là ngẫu nhiên. Đột biến tạo ra sự biến dị một cách ngẫu nhiên, nhưng chọn lọc là một bộ lọc ưu tiên những gì hiệu quả trong một môi trường nhất định.

Chọn lọc tự nhiên có nhiều hình thức. Chọn lọc định hướng đẩy một đặc điểm theo một hướng nhất định, ví dụ như mỏ to hơn trong thời kỳ hạn hán. Chọn lọc ổn định ưu tiên giá trị trung bình và loại bỏ các giá trị cực đoan, ví dụ như cân nặng khi sinh của con người. Chọn lọc phân hóa ưu tiên cả hai thái cực hơn là giá trị trung bình, điều này có thể chia tách quần thể. Chọn lọc giới tính là một trường hợp đặc biệt, được thúc đẩy bởi sự lựa chọn bạn đời hoặc cạnh tranh tìm bạn đời. Đuôi công và gạc hươu tiến hóa thông qua chọn lọc giới tính, ngay cả khi chúng khiến việc sinh tồn trở nên khó khăn hơn.

Các điều kiện để chọn lọc tự nhiên

• Sự biến dị về đặc điểm trong một quần thể.
• Tính di truyền: các đặc điểm phải được truyền lại.
• Khả năng sống sót hoặc sinh sản khác biệt.
• Thời gian: sự thay đổi tích lũy qua nhiều thế hệ.

Chọn lọc tự nhiên không lên kế hoạch trước. Nó phản ứng với các điều kiện hiện tại. Một đặc điểm từng có lợi trong một thời kỳ có thể trở thành bất lợi khi môi trường thay đổi.