Макроэволюциялардың дәлелдемелері. Макроэволюциялық құбылыстар ауқымды кеңістікте тікелей эксперименттік зерттелу мүмкіндігінен тыс қалады. Макроэволюция жайлы ілімді жасау кезінде палентологияның, биогеографияның, морфофизиологияның кең ауқымды қазба әдістері (сонымен бірге ДНҚ құрылысы мен гемоглобин молекуласын салыстыру әдісі) қолданылады. Макроэволюция нәтижесінде түзілген жүйелік топтардың өзара ұқсастығы олардың шығу тегінің бір екендігімен, ал айырмашылықтары әр түрлі орта жағдайларына түрліше бағытта бейімделуімен түсіндіріледі. Мұндай зерттеулер нәтижелері эволюцияның жүзеге асу механизмі тұрғысынан, яғни макроэволюция тұрғысынан ғана түсінікті болып табылады.
Салыстырмалы анатомиялық дәлелдемелер. Клеткалық құрылымның, әр типтегі жануарлардың өзара ұқсастығын, барлық жабық тұқымды өсімдіктердің гүлдерінде тостағанша күлтежапрақшаларының және аталығы мен аналығының болуы олардың генетикалық жақындығын, гомологиялық және аналогиялық мүшелер арқылы дәлелдемелер жасайды.
Онтогенетикалық дәлелдемелер. Өсімдіктер мен жануарлардың жеке дамуын және олардың жыныс жасушаларының түзілу әрекеті (гаметогенез) ұқсас екенін, көп клеткалы ағзалардың барлығы дерлік ұрықтанған жұмыртқа жасушасынан дамитынын түсіндіреді.
Палеонтологиялық дәлелдемелер. Органикалық қазба қалдықтарды зерттеп салыстыруға негізделген. Өліп біткен жануарлар мен өсімдіктердің қазба қалдықтары аралық формаларды табуға мүмкіндік берді.
Филогенетикалық дәлелдемелер. Қазіргі тірі ағзалардың тарихи дамуын зерттейді. Мысалы, белгілі орыс ғалымы В.О.Ковалевский жылқының тарихи даму жолдарын зерттеп ашты.
