La microevoluzione può essere causata da selezione naturale o artificiale, mutazione, migrazione, accoppiamento non casuale o deriva genetica. Tutti questi processi causano un cambiamento delle frequenze alleliche all'interno di una popolazione nel tempo. La scala temporale necessaria per osservare la microevoluzione è relativamente piccola, solo poche generazioni.
È possibile che gli umani osservino la microevoluzione in una popolazione se i cambiamenti nelle frequenze alleliche causano una maggiore divergenza fenotipica dalla popolazione originale. Ad esempio, l'allevamento di cani, un tipo di selezione artificiale, ha creato una maggiore divergenza morfologica e comportamentale nei cani. Ciò ha portato al grande numero e alla varietà di razze canine osservate come animali domestici.
La pressione selettiva che porta alla microevoluzione può anche essere vista in natura. Questo è noto come selezione naturale. La selezione naturale si verifica quando un individuo o un gruppo di individui ereditano un allele che fornisce un vantaggio di sopravvivenza sul resto della popolazione. Poiché questi individui hanno maggiori probabilità di vivere più a lungo, si riproducono di più, trasmettendo i loro vantaggiosi alleli alla generazione successiva. Nel corso di diverse generazioni, gli alleli vantaggiosi diventano più importanti, o in casi estremi, diventano fissi.
La selezione sessuale, o l'accoppiamento non casuale, può anche portare alla microevoluzione. Un esempio di accoppiamento non casuale negli esseri umani è inbreeding.
Gli eventi casuali possono anche causare cambiamenti nella frequenza allelica all'interno di una popolazione. La mutazione, ad esempio, può consentire la creazione di nuovi alleli all'interno di una popolazione. La migrazione, o il movimento di individui nella popolazione, può anche portare nuovi alleli che non erano presenti nella popolazione originale. Infine, la deriva genetica si verifica quando una dimensione della popolazione viene improvvisamente ridotta, e per caso i restanti individui possiedono un insieme simile di alleli.
