Biologi evolusioner adalah bagian integral dari biologi secara umum — studi dan teori evolusi dalam organisme. Lebih dari sekadar subbidang, orang mungkin memandang bidang ini sebagai lensa yang melaluinya semua biologi harus dilihat, terlepas dari kreasionis. Biologi evolusioner memusatkan perhatiannya pada asal usul spesies melalui variasi genetik dan seleksi alam serta keturunan bersama spesies dari nenek moyang yang sama.
Meskipun biologi yang diinformasikan oleh teori Darwin berasal dari publikasi Darwin tentang On the Origin of Species pada tahun 1859, biologi evolusioner modern hanya muncul dari sintesis evolusi modern pada tahun 1930-an dan 1940-an, dan baru pada tahun 1970-an dan 1980-an universitas mulai membuat departemen dengan istilah “biologi evolusioner” sebagai bagian dari judul mereka. Sejumlah besar pengetahuan fosil yang ditemukan pada awal dan pertengahan abad ke-20 memungkinkan untuk dengan mudah melacak evolusi banyak organisme dari waktu ke waktu.
Salah satu topik yang populer dalam biologi evolusioner adalah mencoba mencari tahu kapan fitur adaptif tertentu pertama kali muncul, dan berapa kali mereka berevolusi dalam garis keturunan independen. Misalnya, ahli biologi evolusioner telah menentukan bahwa cangkang telah berevolusi setidaknya dalam 18 garis keturunan, mata hanya berevolusi sekali, terbang telah berevolusi empat kali berbeda (serangga, pterosaurus, burung, dan kelelawar), meluncur telah berevolusi pada lusinan kesempatan, internal kerangka berevolusi secara independen hanya sekali, dan kamuflase telah berevolusi ratusan bahkan ribuan kali. Semakin kompleks secara struktural suatu adaptasi, semakin jarang adaptasi tersebut berevolusi secara independen.
Biologi evolusioner berusaha melacak nenek moyang organisme modern sejauh mungkin, melihat bagaimana mereka berkembang dari nenek moyang yang terkadang kurang canggih. Misalnya, semua mamalia modern diperkirakan telah berevolusi dari kelompok kecil tetrapoda Mesozoikum yang disebut therapsid. Hewan-hewan ini hidup sepanjang Zaman Dinosaurus, 180 juta tahun penuh. Jika tidak, maka mamalia modern tidak akan ada. Terobosan besar dalam biologi evolusi muncul ketika konsensus muncul, didukung oleh bukti fosil, bahwa burung modern telah berevolusi dari dinosaurus.
Tugas lain ahli biologi evolusioner adalah memecahkan teka-teki evolusioner yang sudah lama ada, misalnya, nenek moyang amfibi dan kura-kura modern. Saat ini ada ketidakpastian tentang kelompok amfibi purba mana yang memunculkan amfibi modern, dan apakah kura-kura berasal dari reptil yang lebih baru atau apakah mereka berpisah dari reptil segera setelah kelompok tersebut berevolusi.