มีเหตุหลายอย่างให้มีความผันแปรได้ทางพันธุกรรมในกลุ่มประชากร รวมทั้ง

• Homologous recombination (การรวมยีนใหม่ในโครโมโซมคู่เหมือน) เป็นแหล่งสำคัญอย่างหนึ่ง คือ ในระยะไมโอซิสของสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธ์โดยอาศัยเพศ โครโมโซมคู่เหมือนจะสับฝ่าย (cross over) แลกเปลี่ยนยีน แล้วก็จะแยกออกจากกันพร้อมช่วยสร้างลูกหลานของสิ่งมีชีวิต การรวมยีนใหม่จะเกิดโดยสุ่ม[ต้องการอ้างอิง] โดยมียีนเฉพาะ ๆ เป็นตัวควบคุม ซึ่งก็หมายความว่าความถี่การเกิดการรวมยีนใหม่จะต่าง ๆ กันในสิ่งมีชีวิต
• การอพยพเข้า การอพยพออก และการเคลื่อนย้ายสปีชีส์ แต่ละอย่างเหล่านี้เป็นการเคลื่อนย้ายสิ่งมีชีวิตหน่วยหนึ่ง ๆ เข้าไปหรืออกจากกลุ่มประชากร ถ้าหน่วยนั้นมาจากกลุ่มประชากรที่เคยแยกอยู่ต่างหาก มันก็จะเพิ่มความผันแปรได้ทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไปถ้าสืบพันธุ์ได้[8]
• การมีโครโมโซมหลายชุด (Polyploidy) คือ การมีโครโมโซมเหมือนมากกว่าคู่ จะทำให้มีการสับรวมยีนใหม่มากขึ้นในระยะไมโอซิส แล้วทำให้ลูกหลานสิ่งมีชีวิตผันแปรได้ทางพันธุกรรมสูงขึ้น
• การกลายพันธุ์จะเพิ่มความผันแปรได้ทางพันธุกรรมภายในกลุ่มประชากร และอาจมีผลบวก ผลลบ หรือผลเป็นกลาง ๆ ต่อความเหมาะสมของสิ่งมีชีวิต[9] การกลายพันธุ์สามารถกระจายไปทั่วกลุ่มประชากรโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติได้ ถ้ามันเพิ่มความเหมาะสมของสิ่งมีชีวิต หรือถ้าผลที่เป็นอันตรายของมันมีน้อยหรือมองไม่เห็น แต่กลุ่มประชากรและความผันแปรได้ทางพันธุกรรมของกลุ่มประชากรยิ่งเล็กเท่าไร การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายและเป็นยีนด้อย/ซ่อนอยู่ ก็อาจปรากฏมากขึ้นเท่านั้น[9]

ความเสียหายต่อดีเอ็นเอเกิดบ่อยมาก โดยเฉลี่ย 60,000 ครั้งต่อวันต่อเซลล์ในมนุษย์ เนื่องจากกระบวนการเมแทบอลิซึม หรือกระบวนการแยกสลายด้วยน้ำปกติตามธรรมชาติ แต่ความเสียหายโดยมากจะซ่อมได้อย่างถูกต้องแม่นยำด้วยกลไกการซ่อมดีเอ็นเอต่าง ๆ แต่ก็ยังมีความเสียหายที่เป็นการกลายพันธุ์อย่างถาวรดูเหมือนว่า การกลายพันธุ์ที่เกิดบ่อยครั้งที่สุดมาจากการถ่ายแบบดีเอ็นเอที่มักผิดพลาด คือ translesion synthesis ซึ่งจะใช้หลังจากสายดีเอ็นเอที่เป็นแบบเกิดเสียหาย ยกตัวอย่างเช่น ในยีสต์ การแทนที่หรือการลบเบสเดียวที่เกิดเองกว่า 60% น่าจะมีเหตุจากกระบวนการ translesion synthesis[10] แหล่งกำเนิดการกลายพันธุ์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งก็คือกระบวนการซ่อมดีเอ็นเอที่ไม่แม่นยำ คือ non-homologous end joining ซึ่งบ่อยครั้งใช้ซ่อมดีเอ็นเอที่หักทั้งสองเส้น[11]ดังนั้น จึงดูเหมือนว่า ความเสียหายต่อดีเอ็นเอเป็นเหตุให้เกิดการกลายพันธุ์โดยมาก ไม่ว่าจะเป็นเพราะการถ่ายแบบที่มักผิดพลาด ความเสียหายในอดีต หรือการซ่อมความเสียหายแบบที่มักผิดพลาด