این پیشرفت‌ها، به همراه نتایج حاصل از جنین‌شناسی و دیرینه‌شناسی، در سال 1859 در انتشار نظریه تکامل چارلز داروین به وسیله انتخاب طبیعی، سنتز شدند. داروین در این نظریه، نظریه تکامل آلی را بر پایه جدیدی قرار داد، با توضیح فرآیندهایی که از طریق آن‌ها می‌تواند اتفاق بیفتد و ارائه شواهد رصدی از اینکه این اتفاق افتاده است.