すべての生物が共通の祖先を持つとする説の一つの証拠として、誰も生物の自然発生という現象を確認できなかったことにある。Template:これは、要出典範囲とも考えられている。
多くの生物学者は、現在の地球上の生命はある一つの生命から分岐したものであると考えている。その根拠には多くのものがあるが、その一つは、現在の生物は共通の遺伝コードを用いているというものである。大部分の科学者は、現存する全ての生物が共通の祖先を共有すること、その祖先が最も基本的な細胞のプロセスをすでに発達させていたということを意味する、と解釈するが、生物の3つのドメイン（古細菌、真正細菌、真核生物）の関係、ウイルスの起点、生命の起源に関しては科学的な合意がない。
複数の起源を持つとする説もあるが、遺伝コードを中心とする共通点の重要さや、共通点の多さから見て、共通の祖先から派生したとされる説が強く支持されている。この共通祖先という概念は生物進化を逆行することによって生まれた『全生物の祖先型生命』である。一方、生命の起源から共通祖先までの原始生命体の進化は化学進化説の範疇である。この最も初期の生物の歴史をはっきりさせようとする試みは、一般に高分子（特にRNA）や複合的システムの振る舞いに注目しておこなわれる。
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生物の初期発生に関する情報には、地質学および惑星学の分野からの情報が含まれる。これらの科学からは、地球の歴史や、生物によってもたらされた変化に関する情報が得られる。初期の地球に関する直接的な情報のほとんどは、長い時間の間の地学的現象によって破壊されてしまっている。 また、新陳代謝のプロセスは化石には残らないので、基礎的な細胞内でのプロセスについての進化の研究は、大部分が現存する生物の比較によってなされてきた。いくつもの系統が、それぞれ異なる進化の段階で分岐したので、ある代謝過程がいつ現れたかを、共通の祖先からの子孫を比較することによって決定することが可能であると考えられている。しかし、上述の遺伝コードに加え細胞構造など一部の特性は、現存する全ての生物に共通しているため、進化の最初期に起きたと思われるこれらの発展を比較生物学によって完全にはっきりさせることはできない。
進化の実体とは、繁殖集団（メンデル集団）内の遺伝子頻度の変化である[要出典]とされるようになった。その原因は突然変異（突然変異説）と自然選択（自然選択説）や遺伝的浮動（中立進化説）であると考えられている。その結果、形態に関係する遺伝子頻度が変化すれば、集団中の個体の形態が変化し、形態的種の形成として観測される[要出典]のだとされる。同様に、生殖的隔離に関係する遺伝子が変化すれば、生物学的種の形成（種分化）として観測される。
生態学的種や行動種の形成は、集団中の遺伝子頻度の変化の結果である[要出典]とされるようになった。(ただし、文化の継承が行われないと仮定する[要出典])。つまり、これらの種の形成は、進化に付随して起こる多様化現象の一つの側面である。かつては種を進化の単位とみなし、種分化を進化の本質[要出典]とみなす考えもあったが、現在では主流ではない。
突然変異と自然選択のどちらがより進化を支配しているのかやそれらの重みについて、明らかではない。例えば、主竜類と鳥類は分子生物学的な共通点以外に中間の形質のある化石資料が見つかる。一方でカメ目における甲羅の獲得や側頭窓の消失、脊椎動物の始祖とみなされるナメクジウオ以前の進化における脳や脊椎・視力の獲得過程、ヤツメウナギには無い顎を魚類がどのように獲得したか、などは脊椎動物の進化を理解する上で非常に重要である。分子生物学的な研究により、これらの特徴の発生を促す遺伝子が特定されつつある一方で、これらの重要な形質は進化系統上突然現れており、中間的性質を持つ生物が現生種の中にも化石資料の中にも認められていない。