今日、DNAの塩基配列やたんぱく質のアミノ酸配列など分子構造の特徴をもとに進化を論ずるようになった。これらの分子の経時変化の過程を調べ、種の関係や系統を論じるとき、この変化を分子進化という。分子進化の速度はたんぱく質の種類によって異なり、一般に重要な機能をもつ分子やその部分は、そうでない分子やその部分と比べて進化の速度が遅い。例えばヘモグロビンの場合、アミノ酸1個は10億年に1回の割合で変化する。DNAの塩基配列の比較による進化の研究は、生物の類縁関係に関しては確実な結果を与えると考えられる。