Speziation, allgemein als Makroevolution bekannt, wird durch mehrere Beweislinien gestützt, darunter direkte Beobachtung, genetische Kartierung und Fossilienbestand. Mehrere Populationen wurden bei der Aufspaltung in neue Arten beobachtet. Der Vergleich der Genomsequenzen zwischen den Arten lässt sich am einfachsten aufgrund der jüngsten gemeinsamen Vorfahren erklären, und ein umfangreicher Fossilienbestand hat zahlreiche Übergangsfossilien hervorgebracht.
Makroevolution wurde direkt bei einer blühenden Pflanze namens Amerikanischer Ziegenbart beobachtet. Anfang des 20. Jahrhunderts aus Europa nach Amerika eingeführt, begannen drei Arten von Ziegenbart, sich in freier Wildbahn zu kreuzen. In den 1950er Jahren hatten sie zwei neue Sorten produziert, die sich innerhalb ihrer eigenen Populationen vermehren konnten, aber nicht mit den umliegenden Ziegenbärten, was das Kriterium für die Auszeichnung als neue Art ist.
Der direkte genetische Vergleich zwischen Menschen und Schimpansen liefert weitere Hinweise auf die Artbildung. Menschen haben 46 Chromosomen, Schimpansen und Gorillas 48. Das menschliche Chromosom 2 hat jedoch charakteristische Nukleotidsequenzen, die darauf hindeuten, dass es das Ergebnis einer Fusion zwischen zwei Chromosomen zu einem bestimmten Zeitpunkt in der relativ jüngeren Vergangenheit ist. Die plausibelste Erklärung für diese Tatsache ist, dass Mensch und Schimpanse eng verwandt sind, aber in verschiedene Arten zerlegt sind.
Der Fossilienbestand ist reich an Übergangsfossilien, die die Entwicklung neuer Arten und größerer Gruppen belegen. Insbesondere die Übergänge von Reptilien zu Säugetieren, Reptilien zu Vögeln und Affen zu Menschen sind durch Fossilien gut belegt.
