Evolusi
Dokumentasi fakta-fakta terjadinya evolusi dilakukan oleh cabang biologi yang dinamakan biologi evolusioner. Cabang ini juga mengembangkan dan menguji teori-teori yang menjelaskan penyebab evolusi. Kajian catatan fosil dan keanekaragaman hayati organisme-organisme hidup telah meyakinkan para ilmuwan pada pertengahan abad ke-19 bahwa spesies berubah dari waktu ke waktu. Namun, mekanisme yang mendorong perubahan ini tetap tidaklah jelas sampai pada publikasi tahun 1859 oleh Charles Darwin, "On the Origin of Species" yang menjelaskan dengan detail teori evolusi melalui seleksi alam. Karya Darwin dengan segera diikuti oleh penerimaan teori evolusi dalam komunitas ilmiah. Pada tahun 1930, teori seleksi alam Darwin digabungkan dengan teori pewarisan Mendel, membentuk sintesis evolusi modern, yang menghubungkan "satuan" evolusi (gen) dengan "mekanisme" evolusi (seleksi alam). Kekuatan penjelasan dan prediksi teori ini mendorong riset yang secara terus menerus menimbulkan pertanyaan baru, di mana hal ini telah menjadi prinsip pusat biologi modern yang memberikan penjelasan secara lebih menyeluruh tentang keanekaragaman hayati di bumi.
Charles Darwin
Bingung dengan distribusi geografis satwa liar dan fosil yang ia kumpulkan dalam pelayaran, Darwin memulai penyelidikan rinci dan pada 1838 menyusun teorinya tentang seleksi alam. Meskipun ia membahas ide-idenya dengan beberapa naturalis, ia butuh waktu untuk penelitian dan pekerjaan geologinya memiliki prioritas. Ia menuliskan teorinya pada tahun 1858 ketika Alfred Russel Wallace mengirimnya esai yang menggambarkan ide yang sama, mendorong segera publikasi bersama dari kedua teori mereka. Karya Darwin mendirikan penurunan dengan modifikasi evolusioner sebagai penjelasan ilmiah yang dominan dari diversifikasi di alam. Pada tahun 1871 ia memeriksa evolusi manusia dan seleksi seksual dalam "The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex", diikuti oleh "The Expression of the Emotions in Man and Animals". Penelitiannya pada tanaman diterbitkan dalam serangkaian buku, dan dalam buku terakhirnya, ia memeriksa cacing tanah dan efeknya pada tanah.