Evolusi
Walaupun demikian, adalah penemuan kembali karya Gregor Mendel mengenai genetika (yang tidak diketahui oleh Darwin dan Wallace) oleh Hugo de Vries dan lainnya pada awal 1900-an yang memberikan dorongan terhadap pemahaman bagaimana variasi terjadi pada sifat tumbuhan dan hewan. Seleksi alam menggunakan variasi tersebut untuk membentuk keanekaragaman sifat-sifat adaptasi yang terpantau pada organisme hidup. Walaupun Hugo de Vries dan genetikawan pada awalnya sangat kritis terhadap teori evolusi, penemuan kembali genetika dan riset selanjutnya pada akhirnya memberikan dasar yang kuat terhadap evolusi, bahkan lebih meyakinkan daripada ketika teori ini pertama kali diajukan.
Pengenalan evolusi
Sintesis evolusi modern merupakan gabungan dari beberapa bidang ilmiah yang berkutat pada pemahaman biologi evolusioner. Pada tahun 1930-an dan 1940-an, terdapat usaha untuk menggabungkan teori seleksi alam Darwin, riset pada hereditas, dan pemahaman catatan fosil ke dalam satu kesatuan model penjelasan. Penerapan prinsip-prinsip genetika ke dalam populasi alami oleh ilmuwan seperti Theodosius Dobzhansky dan Ernst Mayr telah memajukan pemahaman proses-proses evolusi. Hasil karya Dobzhansky, "Genetics and the Origin of Species", merupakan langkah penting yang menjembatani genetika dengan biologi lapangan ("field biology"). Dengan dasar pemahaman gen dan pengamatan langsung proses evolusi pada lapangan riset, Mayr memperkenalkan konsep spesies biologis yang mendefinisikan spesies sebagai sekelompok populasi yang saling kawin ataupun yang berpotensi saling kawin, yang secara reproduktif terisolasi dari populasi lainnya. Ahli paleontologi George Gaylord Simpson membantu memasukkan riset fosil dalam kajian evolusi dan hasil kerjanya menunjukkan pola-pola yang konsisten dengan percabangan dan jalur evolusi organisme yang diprediksi oleh sintesis modern.