La selección natural es un mecanismo esencial de evolución propuesto por Charles Darwin y Alfred Russel Wallace y generalmente aceptado por la comunidad científica como el principal mecanismo de la formación de especies (especiación), su adaptación al medio y su transformación.

El concepto clásico de la selección natural se basa en que las condiciones de un medio ambiente (o "naturaleza") determinan (o seleccionan) la eficacia de ciertas particularidades en algunos organismos para su supervivencia y reproducción. El mecanismo propuesto por Darwin parte de dos premisas.

La primera es que entre los descendientes de un organismo hay una variación aleatoria, no determinista, que es en parte heredable. La segunda premisa es que esta variabilidad puede dar lugar a diferencias de supervivencia y de éxito reproductor, haciendo que algunas características de nueva aparición se puedan extender en la población. La acumulación de estos cambios a lo largo de las generaciones produce los fenómenos evolutivos.

La selección natural puede ser expresada como la siguiente ley general (tomada de la conclusión de El origen de las especies):

1. 1. Si existen organismos que se reproducen, y
2. 2. Si la cría hereda características de sus progenitores, y
3. 3. Si existen variaciones de características y
4. 4. Si el medio ambiente no admite a todos los miembros de una población en crecimiento
5. 5. Entonces aquellos miembros de la población con características menos adaptadas (determinadas por el medio ambiente) morirán y
6. 6. Entonces aquellos miembros con características mejor adaptadas sobrevivirán.

El resultado de la repetición de este esquema a lo largo del tiempo es la evolución de las especies.

En la moderna Teoría Sintética de la evolución, la selección natural no es la única causa de evolución, aunque sí la que tiene un papel más destacado. El concepto de selección natural se define ahora de un modo más preciso: como la reproducción diferencial de los genotipos en una población. Desde el momento en que existen diferencias en éxito reproductivo de las distintas variantes genéticas, existe selección natural. Por ejemplo: si los individuos más verdosos en una población de insectos-hoja aportan unos tres descendientes a la siguiente generación, y los indidivuos marrones aportan como media 1,5 descendientes, está habiendo selección a favor de los verdes.

Las diferencias en éxito reproductivo pueden ocurrir por diversas causas (diferente fertilidad, riesgo de muerte por depredadores, atractivo sexual, capacidad para explotar los recursos alimenticios, etc.) Generalmente, existe una correlación entre la eficacia reproductiva de los portadores de un genotipo y la adaptación al medio que éste les otorga. Por tanto, los rasgos que confieren ventajas adaptativas comúnmente son seleccionados a favor y propagados en las poblaciones (En algunos casos, un genotipo podría otorgar éxito reproductivo sin aportar mayor adaptación al medio, y sería seleccionado igualmente).

La teoría de la selección natural aportó por primera vez una explicación científica satisfactoria para múltiples enigmas científicos del mundo biológico, especialmente el de la "apariencia de diseño" que existe en los seres vivos. Permitió, por tanto, que la Biología pudiera prescindir de los elementos divinos y sobrenaturales y se convirtiera así en una auténtica ciencia.

Hoy en día, la evolución por selección natural se estudia en diversos tipos de organismos, mediante experimentos de laboratorio y de campo, y se desarrollan métodos para averiguar qué genes han estado recientemente sometidos a la acción de la selección natural y con qué intensidad.