Biologia evoluționistă este o parte integrantă a biologiei în general – studiul și teoria evoluției în organisme. Mai mult decât un subdomeniu, s-ar putea vedea acest domeniu ca lentila prin care ar trebui privită toată biologia, în ciuda creaționiştilor. Biologia evoluționistă se preocupă de originea speciilor prin variația genetică și selecția naturală, precum și descendența comună a speciilor din strămoși comuni.
Deși biologia informată de teoria darwiniană datează de la publicarea lui Darwin despre Originea speciilor în 1859, biologia evoluționistă modernă a apărut din sinteza evolutivă modernă abia în anii 1930 și 1940 și universitățile au început să fie abia în anii 1970 și 1980. creați departamente cu termenul „biologie evolutivă” ca parte a titlurilor lor. Cantitatea uriașă de cunoștințe despre fosile descoperite la începutul și mijlocul secolului al XX-lea a făcut posibilă urmărirea cu ușurință a evoluției multor organisme de-a lungul timpului.
Un subiect popular în biologia evoluționistă este încercarea de a afla când au apărut pentru prima dată anumite caracteristici adaptive și de câte ori au evoluat în linii independente. De exemplu, biologii evoluționisti au stabilit că scoicile au evoluat în cel puțin 18 descendențe, ochiul a evoluat o singură dată, zborul a evoluat de patru ori distincte (insecte, pterozauri, păsări și lilieci), planarea a evoluat în zeci de ocazii, un scheletul a evoluat independent o singură dată, iar camuflajul a evoluat de sute, dacă nu de mii de ori. Cu cât o anumită adaptare este mai complexă din punct de vedere structural, cu atât mai rar a evoluat independent.
Biologia evoluționistă încearcă să urmărească strămoșii organismelor moderne cât mai departe posibil, văzând cum s-au dezvoltat din progenitori uneori mai puțin sofisticați. De exemplu, se crede că toate mamiferele moderne au evoluat dintr-un grup minor de tetrapode mezozoice numite therapside. Aceste animale au trăit până în Epoca Dinozaurilor, 180 de milioane de ani. Dacă nu ar fi, atunci mamiferele moderne nu ar exista. O descoperire majoră în biologia evoluționistă a venit atunci când a apărut consensul, susținut de dovezi fosile, că păsările moderne au evoluat din dinozauri.
O altă sarcină a biologilor evoluționiști este să rezolve enigmele evolutive de lungă durată, de exemplu, strămoșii amfibienilor și țestoaselor moderne. În prezent, există o incertitudine cu privire la ce grup antic de amfibieni a dat naștere amfibienilor moderni și dacă țestoasele provin de la reptile mai recente sau dacă s-au despărțit de reptile la scurt timp după ce grupul a evoluat.