Los avances teóricos y experimentales de la genética demostraron que no hay contradicción entre las evidencias sobre el surgimiento de la variación genética y la selección natural. Por ejemplo, la heredabilidad de la variación continua quedó clara cuando se comprendió que las variaciones pequeñas y grandes se deben a modificaciones del material genético. Se descubrió también que varios genes pueden participar en la construcción de un carácter (poligenes) y que un gen puede participar en la construcción de varios caracteres (pleiotropía).
Hacia 1930, Ronald A. Fisher (1890-1962) y John B. S. Haldane (1892-1964), de Gran Bretaña, y Sewall Wright (1889-1988), de Estados Unidos, desarrollaron la teoría matemática de la genética de poblaciones, que demuestra cómo evolucionan las poblaciones desde el punto de vista genético y cómo esto se relaciona con la adaptación. Con sus trabajos recuperaron al darwinismo como teoría vigente de la evolución, al integrar la genética de poblaciones con la teoría de la selección natural. Con ello unificaron los pensamientos de Mendel y Darwin, que los mutacionistas como De Vries consideraban contradictorios.
En 1937 Theodosius Dobzhansky (1900-1975) publicó el libro Genética y el origen de las especies, que aborda el proceso evolutivo en términos genéticos. En él apoya los argumentos teóricos de la genética de las poblaciones con evidencia empírica, y puede ser considerada la obra más importante para la formulación de la teoría sintética de la evolución, ya que plantea la síntesis de la selección natural darwiniana con la genética mendeliana. Ernst Mayr (1904-2005), George G. Simpson (1902-1984), Julian Huxley (1887-1975) y G. Ledyard Stebbins (1906-2000) también deben ser considerados arquitectos de esta teoría. Estos autores argumentaron que la mutación, la recombinación y la selección natural eran responsables del origen de nuevas especies (proceso que Mayr denominó microevolución).
A partir de 1947, en un famoso congreso realizado en Princeton, el neodarwinismo surgió como una corriente acorde con el pensamiento de Darwin, con excepción de la idea de la herencia de los caracteres adquiridos. En la década de 1950, la teoría del científico inglés fue totalmente aceptada por los biólogos y la teoría sintética fue reconocida ampliamente como el paradigma de la biología evolutiva.
Los postulados esenciales de la teoría sintética son:
En la actualidad existen desacuerdos relacionados con algunos aspectos del proceso evolutivo. La teoría neutralista, expuesta a mediados de los años setenta del siglo xx por Motoo Kimura (1924-1994), constituye una explicación alternativa en el ámbito molecular y plantea algunas divergencias con la teoría sintética. Kimura establece que la mayoría de los genes mutantes son deletéreos y algunos son selectivamente neutros, es decir, no tienen más ni menos ventajas adaptativas que los genes que sustituyen. Por tanto, la mayoría de los cambios evolutivos serían resultado de la deriva génica de genes equivalentes. Los neutralistas sostienen que algunas mutaciones pueden difundirse en una población sin ninguna ventaja selectiva, o si son equivalentes a alelos preexistentes, su suerte depende del azar y no de su valor adaptativo.
Otra polémica recurrente en el evolucionismo se refiere a la gradualidad del proceso evolutivo. Algunos autores, como Stephen Jay Gould (1941-2002) y Niles Eldredge (1943) cuestionaron en la década de 1970 las interpretaciones de Darwin y Simpson de que el registro fósil era incompleto debido sobre todo a fallas en la fosilización y a errores en el estudio paleontológico. Propusieron la teoría de los equilibrios puntuados, que se refiere a un patrón de cambio rápido (especiación), seguido de largos periodos en los cuales no se aprecia cambio aparente en el fenotipo de los organismos (estasis). Esto significa que los vacíos en el registro fósil son resultado de la manera en que se forman especies nuevas, y no hay que esperar a que aparezcan formas intermedias, puesto que no necesariamente existieron. Inicialmente, la teoría fue desestimada, debido a que Gould y Eldredge no propusieron un mecanismo concreto para explicar cambios morfológicos grandes y repentinos. Luego, varios autores apreciaron que en realidad la teoría de los equilibrios discontinuos no era tan revolucionaria como había parecido inicialmente y que no había incompatibilidad alguna. Más aún, el mismo Darwin lo había expresado en 1859:
Muchas especies, una vez formadas no experimentan cambios... y los periodos durante los cuales las especies han experimentado cambios, a pesar de ser largos cuando se miden en años, probablemente han sido cortos en comparación con los periodos durante los cuales ellas retuvieron la misma forma.
A pesar de las controversias, no puede negarse que existe un marco general unificador que da cuerpo al gran programa de investigación que es el evolucionismo. La evolución se acepta como un hecho, y la selección natural como el principal proceso que explica la diversidad y adaptación de los seres vivos. En la evolución intervienen azar y necesidad: el azar, producto de la recombinación genética y las mutaciones debido a que la variación aparece independientemente de su valor adaptativo; y la necesidad, resultado de la respuesta que deben dar los individuos ante un ambiente cambiante e impredecible.
