Mas nem sempre a coevolução promove o benefício mútuo. Em outros casos este processo é antagônico, isto é, enquanto uma parte se beneficia, a outra sofre algum prejuízo. Quando parasitas e hospedeiros, competidores ecológicos, ou predadores e presas evoluem um em relação ao outro, se um dos opostos não desenvolve alguma adaptação em resposta ao seu antagonista, ele pode ser extinto. Sendo assim, a coevolução antagônica pode levar à extinção de uma das partes ou a um equilíbrio que pode ser estático (as espécies chegam a um conjunto de condições ótimas e ali permanecem) ou dinâmico, conhecido como “Rainha Vermelha”. No modo Rainha Vermelha a seleção natural atua de forma contínua e alternada em cada espécie, em respostas sucessivas às adaptações desenvolvidas pela espécie antagônica, levando a uma espécie de corrida armamentista na qual as espécies desenvolvem adaptações cada vez mais poderosas.

Como o nome indica, a evolução divergente mostra como as espécies podem mudar um pouco com o tempo e se separar (diverge) em novas formas. Por exemplo, em vertebrados como porcos, pássaros, macacos e baleias, os membros anteriores têm os mesmos conjuntos gerais de ossos, mas foram modificados ao longo do tempo para que os animais possam usar seus membros anteriores de maneiras muito diferentes. A evolução divergente é estudada em uma escala maior, como como a atual diversidade da vida na Terra evoluiu das primeiras células vivas, para uma escala menor em que a seleção natural fez os seres humanos e macacos evoluirem de um ancestral comum.