วิวัฒนาการในสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นจากการแลกเปลี่ยนยีนระหว่างกระบวนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม ซึ่งปรากฏเป็นลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิต ในมนุษย์ ตัวอย่างเช่นสีของม่านตาเป็นหนึ่งในลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ถ่ายทอดได้ โดยแต่ละคนก็จะได้รับลักษณะดังกล่าวจากบิดามารดา[18] การถ่ายทอดลักษณะดังกล่าวควบคุมโดยยีน ยีนจะอยู่เป็นคู่บนโครโมโซมของสิ่งมีชีวิต และแสดงออกลักษณะทางพันธุกรรมเรียกว่า "จีโนไทป์" (genotype)[19]

ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่สร้างขึ้นอันประกอบด้วยลักษณะทางพันธุกรรม (จีโนไทป์) และพฤติกรรมอันเกิดจากการหล่อล้อมของสิ่งแวดล้อม รวมกันเรียกว่า "ฟีโนไทป์" (phenotype) ลักษณะที่สิ่งมีชีวิตแสดงออกก็จะการปฏิสัมพันธ์ร่วมกันระหว่างลักษณะทางพันธุกรรม (จีโนไทป์) และสิ่งแวดล้อม[20] ผลลัพธ์ก็คือ ไม่ใช่ทุกลักษณะของสิ่งมีชีวิต (ฟีโนไทป์) ที่จะสามารถถ่ายทอดลักษณะดังกล่าวสู่ลูกหลานได้ ตัวอย่างเช่น ลักษณะสีผิวของคนที่แดดส่องจนกลายเป็นสีแทน เป็นลักษณะที่เกิดร่วมกันระหว่างลักษณะพันธุกรรมแต่ละบุคคล (จีโนไทป์) ร่วมกับสิ่งแวดล้อม ดังนั้นลักษณะผิวสีแทนดังกล่าวจะไม่สามารถส่งผ่านไปยังรุ่นลูกได้ อย่างไรก็ตาม ผิวของคนทั่วไปก็มีปฏิกิริยาต่อแสงแดดแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความแตกต่างของจีโนไทป์ อย่างไรก็ดีตัวอย่างดังกล่าวไม่มีผลต่อคนผิวเผือก เนื่องจากคนเหล่านี้ผิวหนังจะไม่มีปฏิกิริยากับแสงแดด[21]

ลักษณะการถ่ายทอดทางพันธุกรรมถ่ายทอดระหว่างดีเอ็นเอของแต่ละรุ่น อันเป็นโมเลกุลที่เก็บข้อมูลลักษณะ และรหัสพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต[19] ดีเอ็นเอเป็นสารพวกพอลิเมอร์ ประกอบด้วยเบส 4 ชนิด ลำดับเบสในดีเอ็นเอเรียงลำดับตามข้อมูลทางพันธุกรรม โดยใช้อักษรทางภาษาอังกฤษแทน อันได้แก่ A, T, C และ G ในการวิเคราะห์ข้อมูลทางคอมพิวเตอร์ ส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอที่ระบุหน้าที่ของยูนิตเรียกว่า "ยีน" แต่ละยีนก็จะมีลำดับเบสที่แตกต่างกันไป ในเซลล์ ประกอบไปด้วยดีเอ็นเอสายยาวรวมกันกับโปรตีนเป็นโครงสร้างรวมกันเรียกว่า "โครโมโซม" บริเวณจำเพาะที่อยู่ของโครโมโซมเรียกว่า "โลคัส" (locus) ลำดับของดีเอ็นเอ ณ ตำแหน่งโลคัสแตกต่างกันไปในแต่ละคน ทำให้เกิดรูปแบบที่แตกต่างกันในลำดับดังกล่าว เรียกว่า "อัลลีล" (allele) ลำดับดีเอ็นเอสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยผ่านการะบวนการกลายพันธุ์ ทำให้เกิดอัลลีลใหม่ ถ้ากระบวนการกลายพันธุ์เกิดขึ้นกับยีน อัลลีลใหม่จะส่งผลกระทบต่อลักษณะของสิ่งมีชีวิตอันเนื่องมาจากการควบคุมของยีน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลักษณะฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตามความสอดคล้องระหว่างอัลลีล และลักษณะทางพันธุกรรมทำงานร่วมกันในบางกรณี แต่ลักษณะส่วนใหญ่จะซับซ้อน และเป็นลักษณะที่ควบคุมโดยยีนมากกว่า 1 ชนิด[22][23]