Bằng chứng về tổ tiên chung của sinh vật đã được phát hiện bởi các nhà khoa học nghiên cứu trong nhiều ngành khoa học trong nhiều thế kỷ, đã chứng minh rằng tất cả các sinh vật trên Trái đất tuy có rất nhiều dạng khác nhau, nhưng đều có nguồn gốc chung mà Đacuyn gọi là "đa dạng trong thống nhất".[1] Những bằng chứng đã góp phần giúp thuyết tiến hóa được cộng đồng khoa học chấp nhận và chứng minh rằng hiện tượng tiến hóa đã và đang xảy ra giúp soi sáng các quá trình tạo ra sự đa dạng sinh học của Trái Đất. Nó cũng hỗ trợ trong việc hình thành thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại (modern evolutionary synthesis) – đây là học thuyết khoa học hiện tại giải thích cách thức và nguyên nhân sự sống biến đổi theo thời gian. Các nhà sinh học tiến hóa đã thu thập các bằng chứng về tổ tiên chung, và tất cả bằng chứng đều cho thấy sự tồn tại của một tổ tiên chung nhất (LUCA), bằng cách thiết lập các tiên đoán có thể kiểm chứng bởi thí nghiệm, tiến hành kiểm chứng các giả thuyết, và phát triển các học thuyết có nội dung minh họa và miêu tả căn nguyên của nó.So sánh trình tự trình tự gen DNA của các sinh vật đã tiết lộ rằng các sinh vật quan hệ họ hàng gần nhau hơn thì có trình tự sắp xếp axit nucleic trên chuỗi DNA sẽ tương đồng nhau hơn so với các sinh vật họ hàng xa. Các đoạn gen như gen giả (Pseudogene), là các vùng của DNA có sự tương đồng với một gen ở sinh vật họ hàng gần với sinh vật đang so sánh, nhưng không còn hoạt động và dường như đang trải qua một quá trình thoái hóa ổn định từ các đột biến tích lũy hỗ trợ tổ tiên chung bên cạnh tổ chức sinh hóa phổ quát và mô hình phương sai phân tử được tìm thấy trong tất cả các sinh vật. Thông tin di truyền bổ sung thêm các kiến thức liên quan đến sự sống và giúp các nhà khoa học (kể từ khi phát hiện ra DNA) phát triển cây sự sống: một sơ đồ mô tả các mối quan hệ tiến hóa giữa các loài sinh vật. Nó cũng đã dẫn đến sự phát triển của các kỹ thuật đồng hồ phân tử để xác định thời gian phân tách của các chủng loài sinh học và tiến hành hiệu chỉnh chúng bằng hồ sơ hóa thạch.Hóa thạch rất quan trọng để đánh giá khi các dòng giống khác nhau đã phát triển trong các niên đại địa chất. Vì hóa thạch là một trường hợp không phổ biến, thường đòi hỏi các bộ phận cứng của cơ thể và sinh vật phải chết gần một nơi mà trầm tích đang lắng đọng, hồ sơ hóa thạch chỉ cung cấp thông tin thưa thớt và không liên tục về sự tiến hóa của sự sống. Bằng chứng về các sinh vật trước khi phát triển các bộ phận cứng của cơ thể như vỏ, xương và răng, cũng như dấu vết của các sinh vật thân mềm khác nhau đặc biệt khan hiếm, nhưng vẫn có thể tồn tại dưới dạng hóa thạch nhỏ cổ đại. Nghiên cứu so sánh giải phẫu của các nhóm động vật cho thấy các đặc điểm cấu trúc tương tự về cơ bản (tương đồng), chứng minh mối quan hệ gần gũi và phát sinh từ tổ chung với các sinh vật khác, đặc biệt là khi so sánh với hóa thạch của các sinh vật cổ đại đã tuyệt chủng. Vết tích còn sót lại từ tổ tiên và so sánh trong phát triển phôi thai phần lớn là yếu tố cho thấy sự tương đồng về mặt giải phẫu, hoàn toàn phù hợp với việc có chung tổ tiên. Do các quá trình trao đổi chất không để lại hóa thạch, nên nghiên cứu về sự tiến hóa các quá trình cơ bản của tế bào được thực hiện chủ yếu bằng cách so sánh các quá trình sinh lý và sinh hóa của các sinh vật hiện tại. Nhiều chủng loại đã phân tách ở các giai đoạn phát triển khác nhau, vì vậy có thể xác định khi nào các quá trình trao đổi chất nhất định xuất hiện bằng cách so sánh các đặc điểm của các thế hệ con cháu có chung tổ tiên.Bằng chứng từ màu sắc của động vật được thu thập bởi một số người đương thời của Darwin; ngụy trang, bắt chước và tín hiệu xua đuổi đều được giải thích dễ dàng bằng quá trình chọn lọc tự nhiên. Các trường hợp đặc biệt như sự thay đổi màu bộ lông theo mùa của Lagopus muta, giúp nó ngụy trang tuyết vào mùa đông và ngụy trang trong rừng vào mùa hè cung cấp bằng chứng thuyết phục rằng chọn lọc tự nhiên là nguyên nhân cho việc này. Bằng chứng chuyên sâu hơn đến từ lĩnh vực địa lý sinh học bởi sự tiến hóa từ tổ tiên chung cung cấp lời giải thích tốt nhất và đầy đủ nhất cho nhiều thực kiện liên quan đến sự phân bố địa lý của thực vật và động vật trên khắp thế giới. Điều này đặc biệt rõ ràng trong lĩnh vực địa lý sinh học đảo. Kết hợp với học thuyết địa chất được xây dựng kỹ càng của thuyết kiến tạo mảng, tổ tiên chung cung cấp một cách để kết hợp thực kiện về sự phân bố hiện tại của các loài với bằng chứng từ hồ sơ hóa thạch để đưa ra lời giải thích hợp lý về cách phân bố của các sinh vật sống thay đổi theo thời gian.Sự phát triển và lan truyền của kháng thuốc kháng sinh cung cấp bằng chứng cho thấy sự tiến hóa do chọn lọc tự nhiên là một quá trình đang diễn ra trong thế giới tự nhiên. Chọn lọc tự nhiên có mặt khắp nơi trong tất cả các nghiên cứu liên quan đến tiến hóa, xin hãy lưu ý đến thực tế là tất cả các ví dụ sau trong mỗi phần của bài viết đều ghi lại quá trình này. Bên cạnh đó là các trường hợp quan sát thấy sự phân tách các quần thể loài thành tập hợp các loài mới (sự hình thành loài). Sự hình thành loài đã được quan sát trong phòng thí nghiệm và trong tự nhiên. Nhiều hình thức như vậy đã được mô tả và ghi lại như các ví dụ cho các mô hình riêng lẻ về sự hình thành loài. Hơn nữa, bằng chứng về tổ tiên chung đã mở rộng từ các thí nghiệm trực tiếp trong phòng thí nghiệm bằng việc chọn lọc các sinh vật - trong lịch sử và hiện tại - và các thí nghiệm kiểm soát khác liên quan đến nhiều chủ đề trong bài viết. Bài viết này tóm tắt các ngành học khác nhau cung cấp bằng chứng cho sự tiến hóa và tổ tiên chung của mọi sự sống trên Trái đất, kèm theo nhiều ví dụ chuyên biệt, cho thấy một sự ăn khớp của các bằng chứng.