Moleküler evrim, DNA, RNA ve proteinlerdeki evrim sürecidir.

Moleküler evrim, 1960'larda moleküler biyoloji, evrimsel biyoloji ve popülasyon genetiği araştırmacılarının nükleik asitlerin ve proteinlerin yapısını ve işlevini anlamaya çalışmasıyla bilimsel bir alan olarak ortaya çıkmıştır. Kilit konulardan bazıları enzim işlevinin evrimi, türlerin farklılaşmasını incelemek için nükleik asit değişikliklerinin moleküler bir saat olarak kullanılması ve işlevsel olmayan veya önemsiz DNA'nın kökeni olmuştur.

Tüm genom dizilimi ve biyoinformatik dahil olmak üzere genomik alanındaki son gelişmeler, konuyla ilgili çalışmalarda dramatik bir artışa yol açmıştır. 2000'li yıllarda, gen duplikasyonunun rolü, nötr genetik sürüklenmeye karşı adaptif moleküler evrimin kapsamı ve özellikle enfeksiyon, hastalık ve biliş ile ilgili olanlar olmak üzere çeşitli insan özelliklerinden sorumlu moleküler değişikliklerin tanımlanması.