19世紀，達爾文提出了以自然選擇學說為核心的生物進化論。隨著生態學和遺傳學等現代生物科學的發展以及到生物進化理論的深入研究，達爾文進化理論不斷的得到完善和發展，逐步形成了以自然選擇學說為基礎的現代生物進化理論。
達爾文自然選擇學說的主要內容是：過度繁殖，生存鬥爭，遺傳變異，適者生存。
過度繁殖：任何一種生物的繁殖能力都很強，在不太長的時間內能產生大量的後代，表現為過度繁殖。
自然選擇：生物個體既具有遺傳自親本的性狀又會出現不同的變異性狀。可遺傳的變異是生物進化的基礎。發生有利變異的個體容易在生存鬥爭中獲勝並將這些變異遺傳下去，不利變異個體則容易被淘汰。
在長期的自然選擇過程中，微小的有利變異得到積累變為顯著變異，從而產生了適應特定環境的生物新類型，這就是生物進化的原因。
隨著現代生物科學和技術的發展，關於生物進化過程的研究雖然仍以達爾文進化理論為框架，但原來的達爾文思想卻被大大地改進和擴展了。關於自然選擇等問題的研究也已經從以生物個體為單位發展到了以種群為基本單位。以自然選擇學說為基礎的現代進化理論已經形成了。
種群是指生活在同一地點的同種生物個體的總和。種群個體間並不是機械地結合在一起，而是具有年齡和性別的差異。個體之間存在的關係是：彼此可以交配實現基因交流，並通過繁殖將各自的基因傳遞給後代。因此說種群是生物繁殖的基本單位。
進化所需要的變異來源有兩個方麵：突變和基因重組。由減數分裂和有性生殖引起的基因重組，通過產生不同基因的組合，提高了群體的可遺傳變異。例如，人有23對染色體，即使每對染色體隻含有一對雜合的等位基因，通過自由組合就會產生出8萬多種不同配子，這樣在一個新生兒中就可能有6×107個以上的基因重組。考慮到染色體上有許許多多對雜合基因，因此實際上基因重組數可能是一個天文數字。由此可見，一個個體所含的基因僅僅是種群中基因的小小組成部分。一個種群所含有的全部基因，叫做這個種群的基因庫。
我們知道多指是由顯性基因控製的遺傳病，而絕大多數人都表現為正常。白化病是隱性基因控製的遺傳病，絕大多數人也表現正常。以上事實說明：不同的基因在種群的基因庫中所占的比例是不同的。某種基因在某個種群中出現的比例叫做基因頻率。可通過抽樣調查的方法知道某種基因的基因頻率。
種群中某種基因的頻率能否發生變化呢？英國曼徹斯特地區樺尺蠖從19世紀中期到20世紀中期，淺色型樺尺蠖和黑色型樺尺蠖所占比例發生了劇烈變化。19世紀中期，長滿地衣的淺色樹幹及樹枝上棲息著淺色與黑色比為9∶1的樺尺蠖。即1850年以前該地區的樺尺蠖以淺色為主，因為淺色與環境色彩相似，是樺尺蠖的保護色。黑色易被天敵捕食，而受到控製。調查發現淺色基因頻率為95％，黑色基因頻率為5％，這說明黑色基因是突變產生的。後來隨著英國工業的發展，工廠排出的煤煙使地衣不能生存，結果樹皮裸露並被熏成黑色的樹幹及樹枝上棲息著淺色與黑色比為1∶9的樺尺蠖。由此可見，種群中的基因頻率是可以改變的，導致基因頻率改變的因素是：基因突變、基因重組、自然選擇。
生物種群中的個體一代一代死亡，但基因庫卻在代代相傳的過程中保持和發展。因此說，生物進化的過程實質上就是種群基因頻率發生變化的過程。因此說種群是進化的單位。
基因突變是可遺傳變異的根本來源。這是因為基因突變產生的新基因（等位基因）是基因頻率改變的基礎。