Η προσαρμοστική ακτινοβολία είναι όταν ένα είδος διακλαδίζεται για να καταλάβει πολλαπλές θέσεις μέσα σε ένα περιβάλλον και τελικά εξελίσσεται σε πολλά είδη. Τα είδη είναι πιο επιτυχημένα στην προσαρμοστική ακτινοβολία μετά από μαζική εξαφάνιση ή όταν αποικίζουν ένα προηγουμένως ακατοίκητο νησί. Και στις δύο αυτές περιπτώσεις, οι θέσεις που κανονικά θα καταλαμβάνονταν από ανταγωνιστικά είδη αφήνονται ελεύθερες για ένα νέο είδος προς εκμετάλλευση.
Ένα οικοσύστημα αποτελείται από πολλά είδη φυτών και ζώων που ανταγωνίζονται για την επιβίωση. Σε ένα τυπικό οικοσύστημα, ένα είδος θα εξελιχθεί για να καταλάβει μια συγκεκριμένη οικολογική θέση, η οποία ορίζεται ως ο ρόλος που έχει μια μορφή ζωής στο περιβάλλον της, συμπεριλαμβανομένου του οικοτόπου που ζει και των πόρων που καταναλώνει. Στα περισσότερα οικοσυστήματα, πολλά είδη καταλαμβάνουν τις ίδιες θέσεις και πρέπει να συνεχίσουν να εξελίσσονται προκειμένου να αποκτήσουν πλεονέκτημα έναντι των ανταγωνιστικών ειδών ενόψει περιορισμένων πόρων. Όλα τα είδη σε ένα σύστημα εξελίσσονται συνεχώς, οπότε οι περισσότεροι από αυτούς τους διαγωνισμούς καταλήγουν σε αδιέξοδο και μόνο περιστασιακά θα αναπτυχθεί ένα είδος για να κυριαρχήσει στα άλλα.
Σε ένα νέο περιβάλλον, όπως σε ένα νησί που έχει σχηματιστεί πρόσφατα, πολλές οικολογικές θέσεις δεν καταλαμβάνονται. Η προσαρμοστική ακτινοβολία συμβαίνει όταν ένα είδος φτάνει σε ένα νέο περιβάλλον και εξελίσσεται για να χρησιμοποιήσει μια σειρά από οικολογικές θέσεις. Τελικά, ένα είδος θα γίνει πολλά είδη που δεν μπορούν πλέον να διασταυρωθούν. Αυτό το εξελικτικό μοτίβο είναι κοινό σε όλο τον κόσμο και μπορεί να εντοπιστεί μέσω των απολιθωμένων αρχείων πολλών φυτών και ζώων.
Ένα από τα πιο διάσημα παραδείγματα προσαρμοστικής ακτινοβολίας είναι η εξέλιξη των σπίνων στα νησιά Γκαλαπάγκος. Πιστεύεται ότι αυτά τα μικρά πουλιά που τρώνε σπόρους έφτασαν πριν από μερικά εκατομμύρια χρόνια στα σχετικά ακατοίκητα νησιά που βρίσκονται 600 μίλια δυτικά του Ισημερινού. Ελλείψει άλλων μικρών πτηνών, τα γονικά είδη ανέπτυξαν διαφορετικά σχήματα ράμφους για να φάνε τα διαφορετικά τρόφιμα που είναι διαθέσιμα στα νησιά. Τα ελάσματα εξελίχθηκαν για να έχουν ράμφη που τους βοήθησαν να φάνε έντομα, τρίχα και λουλούδια, ενώ ένα είδος εξελίχθηκε ακόμη και να έχει ράμφος που επέτρεψε τη μόδα και τη χρήση εργαλείου για την αλίευση σφαλμάτων. Μετά την επίσκεψή του στα νησιά Γκαλαπάγκος το 1835, ο Κάρολος Δαρβίνος έφερε πολλά από αυτά τα πουλιά στο σπίτι του, και η μετέπειτα μελέτη των ράμφων τους τον οδήγησε στην ανάπτυξη της θεωρίας του για την εξέλιξη.
Ένα άλλο παράδειγμα προσαρμοστικής ακτινοβολίας είναι η εξέλιξη των μαρσιποφόρων στην ηπειρωτική Αυστραλία. Οι μαρσιποφόροι ξεκίνησαν ως μικρά πλάσματα που μοιάζουν με όσκουμ, αλλά εξελίχθηκαν σε πολλά είδη όταν έφτασαν στην Αυστραλία πριν από περίπου 55 εκατομμύρια χρόνια. Δεν υπήρχαν άλλα θηλαστικά στην ήπειρο, οπότε τα μαρσιποφόρα ακτινοβολούσαν για να εκπληρώσουν τους ρόλους που έπαιρναν οι μη μαρσιποφόροι στον υπόλοιπο κόσμο. Τα καγκουρό εξελίχθηκαν σε μεγάλα ζώα που βόσκουν και τα μαρσιποφόρα λιοντάρια εξελίχθηκαν σε μεγάλα αρπακτικά.