På 1800-talet framfördes ett flertal förklaringar till varför det verkade som att arter förändras med tiden. Fossilforskningen var i sin linda, men man kunde klart och tydligt se att försteningar av en viss arts skelettdelar av olika ålder såg olika ut.
Charles Darwin kallas för "evolutionens fader" eftersom han publicerade en känd bok "Om arternas ursprung". I den diskuterade han tex. varför sköldpaddor på olika öar i Galapagos såg olika ut. På torra öar är sköldpaddornas sköld uppåtböjd i nacken, men på fuktiga öar är den nästan rak. Detta kunde han förklara med deras beteende. På torra öar är vegetationen bristfällig och sköldpaddorna måste komma åt växtdelar också högre upp, och måste då kunna böja nacken uppåt. På fuktiga öar med riklig vegetation fanns inte detta behov.
Flera andra forskare hade före Darwin gett sina förklaringar till artmångfalden på jorden och varför arterna ser ut så som de gör. Jean-Baptiste de Lamarck ansåg tex. att avkomman ärver föräldrarnas inlärda och utvecklade egenskaper. Till exempel giraffhalsens längd förklarade han med anpassning till matbrist och girafferna måste sträcka på nacken för att komma högre upp. Och då får också ungarna lång hals. Denna förklaring om att förvärvade egenskaper går i arv håller inte måttet idag.
Darwin betonade också konkurrens, men även variation inom arten. I en giraffpopulation finns det alltid en mängd olika längd på halsen. Konkurrensen om födan gör att de som kommer högre upp får mera mat, överlever och kan föröka sig, och då förs den långhalsade egenskapen vidare till en del av ungarna. Då detta sker generation efter generation leder det till en långsam förändring och anpassning av arten. Detta kallade Darwin för evolution genom naturligt urval.
Idag betonas inte konkurrensen lika hårt inom evolutionsbiologin. Nu då DNA-forskningen kommit ganska långt kan den moderna syntetiska evolutionsteorin förklara orsakerna till variationen. Vid förökningen sker det alltid små förändringar i gensammansättningen hos de nya inidividerna. De flesta förändringar (mutationer) är dåliga medan vissa är bra för individen. Det som är bra för individen är också bra för arten och småningom blir den nya egenskapen vanlig inom arten. Det har alltså skett en evolution.