Ewolucja molekularna – proces ewolucji dokonujący się na szczeblu DNA, RNA i białek. Niektórzy naukowcy, jak Motoo Kimura, sugerują, że główną przyczyną zmian ewolucyjnych na poziomie molekularnym są raczej losowe fiksacje selekcyjnie obojętnych lub niemal obojętnych mutacji, niż pozytywny dobór naturalny[1][2]. Ta neutralistyczna teoria ewolucji molekularnej, jak nazwał ją Kimura, była niekiedy przeciwstawiana teorii doboru naturalnego Darwina, jednak sam Kimura twierdził, że nie stoją one w sprzeczności, lecz że teoria neutralistyczna kładzie większy nacisk na rolę mutacji i losowego dryfu genetycznego na poziomie molekularnym[1].
Rozwój biologii molekularnej pozwolił również na badanie filogenetycznych powiązań pomiędzy organizmami na podstawie porównywania sekwencji ich DNA lub RNA[3].
