Ewolucja przebiega na wielu poziomach.
Mikroewolucja zachodzi na poziomie populacji, wewnątrz gatunku, w stosunkowo krótkim okresie czasu. Polega na powstaniu drobnych zmian we frekwencji alleli w puli genowej populacji, które prowadzą do wyodrębnienia się nowych form, odmian, ras. Specjacja na ogół jest wynikiem wielu procesów mikroewolucyjnych, prowadzących do powstania gatunku, choć może też zajść w sposób skokowy. Makroewolucja prowadzi do wyodrębnienia się nowych rodzajów i rodzin, megaewolucja do powstania nowych gromad i królestw.
Wyodrębnianiu się dużych jednostek systematycznych sprzyjają aromorfozy, czyli zasadnicze zmiany w budowie i funkcjach życiowych, umożliwiające opanowanie nowych niszy ekologicznych lub zdobycie nowych form aktywności życiowych, co prowadzi do progresywnego rozwoju organizmów, np. pojawienie się struny grzbietowej, stałocieplność.
Gatunek, u którego takie zmiany nastąpiły, ulega różnokierunkowemu różnicowaniu się, czyli radiacji adaptatywnej (przystosowawczej), polegającej na wytworzeniu szeregu odrębnych grup rozwojowych przystosowanych do życia w odmiennych niszach ekologicznych, a wywodzących się z jednego gatunku wyjściowego, np. radiacja gadów w erze mezozoicznej.
Szczegółowe przystosowanie się do bytowania w ściśle określonej niszy ekologicznej, opanowanej wcześniej na skutek aromorfozy, umożliwiają idioadaptacje, związane z różnicowaniem się organizmów i rozszerzaniem się ich rozprzestrzeniania, np. przystosowanie się ssaków do życia w różnorodnych środowiskach.
Ewolucja stanowi zatem jeden ciągły proces, a różnice między jej poziomami polegają na różnym zakresie przemian i czasie ich trwania oraz rozmaitych drogach ich przebiegu.
Przejawem przemian na poziomie makroewolucyjnym, związanych z pojawianiem się nowych przystosowań, jest koewolucja, która polega na wzajemnym wpływie, jaki wywierają na siebie, ewoluując, odmienne gatunki. Występujące wówczas zależności mogą polegać na wykorzystaniu jednego gatunku przez inny w układzie pasożyt-żywiciel lub drapieżnik-ofiara, względnie na zależności między gatunkami, gdy obie strony odnoszą korzyści, np. wspólna ewolucja roślin okrytonasiennych i zapylających je owadów.
Proces ewolucji charakteryzuje:
– nieodwracalność zmian;
– zróżnicowane tempo, uzależnione od właściwości organizmu oraz warunków środowiska;
– wielokierunkowość i nieprzewidywalność;
– progresywność (postępowość), która prowadzi zarówno do zwiększenia się różnorodności biologicznej organizmów, jak i zwiększania się stopnia ich złożoności w celu lepszego opanowania środowiska lub uniezależnienia się od jego wpływu;
– wymieranie szczepów, które występuje obok równoczesnego powstania nowych gatunków, czyli specjacji.
Procesy ewolucji składają się na filogenezę organizmów (rozwój rodowy).