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Los naturalistas comenzaron a tener varias ideas sobre los cambios en los seres vivos.

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El botánico y zoólogo francés Jean-Baptiste Lamarck, trabajó en el Jardín del Rey y fue el primero en proponer una teoría sobre la transformación de las especies.
Lamarck comprendió que la vida es una forma de organización de la materia, la cual tiende a la complejidad debido las exigencias que los cambios ambientales imponen al desarrollo de los organismos. El análisis de los diferentes niveles de complejidad u organización observados en los animales le permitió clasificarlos.

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Su primer trabajo llevaba por nombre Filosofía Zoológica y fue publicado en 1809.

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Jean-Baptiste Lamarck murió en la pobreza y ciego en París en 1829.

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La teoría de Darwin, recoge los descubrimientos y evidencias científicas que el científico inglés recogió para explicar la evolución biológica; esta explica que los seres vivos tienen un origen y que, a lo largo de su vida, van cambiando poco a poco. A estos cambios paulatinos se les conoce como evolución. Y todos estos cambios vienen determinados por la selección natural como parte del proceso evolutivo.

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Charles Darwin publicó "El origen de las especies" y su teoría de la evolución cambió radicalmente la biología.

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Theodosius Dobzhansky propuso en su libro Genética y el Origen de las Especies que la evolución es el resultado de cambios en las frecuencias génicas o alélicas de una población; es decir, en los cambios que hay en la proporción de un alelo con respecto a todas las variantes de un gen dentro de una población. Estos cambios genéticos se debían a los procesos de mutación y recombinación genética.

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Ernest Mayr publicó Sistemática y El Origen de las Especies, donde propuso el concepto biológico de especie, el cual establece que: “una especie no es solamente un grupo de individuos morfológicamente similares, sino que es un conjunto de individuos que pueden reproducirse entre sí y dejar descendencia fértil”. Mayr explicó que los individuos de una especie están separados reproductivamente de los individuos de otras especies debido a procesos de aislamiento geográfico, comportamientos diferentes de apareamiento o cambios en las estrategias de búsqueda de alimento

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Julian Huxley , se dedicó a divulgar la teoría de la evolución por selección natural con base en las nuevas propuestas de todos sus contemporáneos. A manera de compilación, publicó Evolución: La Síntesis Moderna en el cual explicó definiciones y procesos evolutivos al público en general de la teoría sintética. No era como tal un biólogo dedicado a la investigación, pero su participación en círculos políticos y científicos importantes, como la Sociedad Zoológica de Londres, la UNESCO y la WWF.

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George Gaylord Simpson empleó las ideas de Dobzhansky sobre la evolución y las aplicó a los fósiles en su libro Tiempo y Modo en Evolución. Explicando el proceso evolutivo en una escala de tiempo geológico, Simpson propuso que en una población aparecen constantemente mutaciones con base en los procesos de segregación y recombinación genética. La aparición de estas mutaciones es un proceso aleatorio que se mantiene a lo largo del tiempo geológico dentro de una población de especies ancestrales y especies descendientes.

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George Ledyard Stebbins publicó Variación y Evolución en Plantas en donde aplicó los conceptos de genética mendeliana a la evolución de plantas. Explicó que el fenómeno de hibridación, es decir, el entrecruzamiento entre especies diferentes que deja descendencia fértil, es común en plantas. Este proceso genera individuos que son genéticamente poliploides, es decir, que tienen más de dos copias genéticas para cada gen. En contraposición, la mayoría de los animales son diploides, tienen dos copias para cada gen, una paterna y otra materna

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Gregor Johann Mendel (1822-1884), botánico austriaco, es considerado el padre de la Genética, ya que descubre las bases del mecanismo de la herencia biológica. Contrario a la creencia de la época, Mendel demostró que los caracteres hereditarios están contenidos en unidades discretas a las que él llamó factores y, posteriormente, se les dio el nombre de genes.

Mendel publicó los resultados de sus investigaciones en 1866 en un artículo titulado Experimentos sobre híbridos de plantas, pero paso desapercibido por la comunidad científica de la época. Su trabajó se publicó siete años después del Origen de las Especies de Darwin, pero sin causar el mismo impacto.