Az evolúció közvetlen bizonyítékai a földtörténet korábbi idejéből fennmaradt ősmaradványok. E leletek vizsgálatával, kutatásával foglalkozik az őslénytan (paleontológia). A legismertebb maradványok az üledékes kőzetekben található kövületek, más néven fosszíliák. Az egykori élőlények lágy szöveteiből kövületek nem képződhettek a gyors lebomlás miatt, de helyenként, különösen szerencsés földtani körülmények között életnyomok (pl. mászásnyomok, lábnyomok) és lenyomatok maradtak fenn belőlük. A fen
yők elterjedése után az is előfordult, hogy egyes élőlények a gyantába süllyedtek, és a megkövült gyantából kialakult borostyánkőbe ágyazottan maradtak fenn napjainkig. Földünk állandóan fagyos területein a jégbe fagyva számos élőlénymaradványt leltek már. Közismert például, hogy a XX. században több mamut tetemére bukkantak Szibéria jegében.Az élet történetének feltárását nagymértékben nehezíti, hogy minél távolabbra tekintünk vissza a Föld történetébe, annál kevesebb lelet áll rendelkezésre, hiszen a geológiai események során az idő előrehaladtával a régen keletkezett maradványok egyre nagyobb hányada elroncsolódik, eltűnik.
Az evolúció közvetett bizonyítékai
Az evolúció közvetett bizonyítékai közé sok tudományterület sokféle eredménye sorolható be. Minden élőlény sejtes szerveződésű, és a sejtek alapszabása (sejthártya, citoplazma, örökítő anyag) megegyezik. A sejtekben lezajló legfontosabb anyagcsereutak (erjedés, biológiai oxidáció, nukleinsav- és fehérjeszintézis) a legkülönbözőbb élőlénycsoportokban rendkívül hasonló módon mennek végbe. Feltűnő, hogy a fehérjék szintézisét meghatározó kódszótár az egész élővilágban univerzális: az örökítő anyag egyes bázishármasai ugyanannak az aminosavnak a beépülését határozzák meg minden élőlény sejtjeiben. Ez valamennyi élőlény közös származást támasztja alá. Ezért lényeges a DNS-vizsgálatok szerepe is az evolúció kutatásában. A különböző élőlények örökítő anyagának bázissorrendjét összehasonlítják, és az eredményekből következtetnek a ma élő fajok rokonságának mértékére. Az élőlények DNS-állományának eltérései alapozzák meg a testfelépítés és az egyedfejlődés eltéréseit is, amelyek már régóta vizsgálat tárgyát képezik és ezért elég jól ismertek.