自然选择驱动下的演化是生命最重要的特征之一。地球是一个具有46亿年历史的行星，其上最古老的岩石具有40到39亿年的年龄。现在人们知道最早记录有光合作用的岩石的年龄约为38亿年，而最早记录有原核细胞的化石的年龄则约为35亿年；真核生物的起源约为27亿年到12.5亿年之间。人们可以通过实验和想象力推测在这期间发生的事件，以及这些事件对地球上环境所带来的变化。现在人们还可以提供“合成生物学”的方法来“制造”生命，这些实验给研究生命起源带来的新的思路。

化石记录了一些生命演化过程中发生的快速演化的事件，如埃迪卡拉生物群、布尔吉斯生物群、澄江生物群等；这些生物化石及其快速演化现象背后的机制吸引着众多的演化生物学家；而细胞生物学和分子生物学的证据则揭示了细胞中重要的细胞器——线粒体和叶绿体的起源，这两个重要的演化事件为真核细胞和绿色植物的演化提供了一个更高的平台。