La speciazione, comunemente nota come macroevoluzione, è supportata da diverse linee di evidenza, tra cui l'osservazione diretta, la mappatura genetica e la documentazione fossile. Diverse popolazioni sono state osservate nell'atto di scissione in nuove specie. Il confronto delle sequenze genomiche tra le specie sono più facilmente spiegabili come risultato della recente ascendenza comune e una vasta documentazione sui fossili ha prodotto numerosi fossili di transizione.
La macroevoluzione è stata osservata direttamente in un tipo di pianta da fiore chiamata barba americana di capra. Introdotte nelle Americhe dall'Europa all'inizio del XX secolo, tre specie di barba di capra hanno iniziato a ibridarsi in natura. Negli anni Cinquanta, avevano prodotto due nuove varietà che potevano riprodursi all'interno delle proprie popolazioni ma non con i pappagalli circostanti, che sono i criteri per essere etichettati come una nuova specie.
Il confronto genetico diretto tra umani e scimpanzé fornisce ulteriori prove di speciazione. Gli esseri umani hanno 46 cromosomi, mentre gli scimpanzé e i gorilla ne hanno 48. Il cromosoma 2 umano, tuttavia, ha sequenze distintive di nucleotidi che suggeriscono che è il risultato della fusione tra due cromosomi in qualche punto nel passato relativamente recente. La spiegazione più plausibile per questo fatto è che gli umani e gli scimpanzé sono strettamente imparentati ma divergono in specie separate.
La documentazione sui fossili è ricca di fossili di transizione che dimostrano lo sviluppo di nuove specie e gruppi più grandi. In particolare, le transizioni dai rettili ai mammiferi, i rettili agli uccelli e le scimmie agli umani sono ben evidenziate dai fossili.
