Trong sinh học, chọn lọc phân hoá là hình thức chọn lọc trong đó các cá thể có kiểu hình thích nghi nhất ở quần thể lại bị đào thải, bị thay thế bởi các kiểu hình cực đoan vốn trước đây là không thích nghi, có giá trị cực tiểu thì lại được củng cố và tăng cường.[1], [2], [3]Trong hình thức chọn lọc này có sự kiện "đột phá" (disruptive) là chống lại kiểu hình đang ưu thế, đồng thời các yếu tố tiến hóa tách quần thể thành nhiều nhóm kiểu hình khác nhau, từ đó làm cho các alen quy định các kiểu hình cực đoan tăng tần số. Nếu thời gian đủ dài, thì quần thể ban đầu bị chia tách (phân hoá) thành nhiều quần thể có vốn gen khác nhau, có thể tạo thành các loài riêng biệt từ quần thể gốc ban đầu, nghĩa là đa dạng hoá quần thể ban đầu, nên cũng còn gọi là chọn lọc đa dạng hoá (diversifying selection).[4], [5]Thuật ngữ "chọn lọc phân hoá" dịch từ tiếng Anh disruptive selection (phiên âm Quốc tế: /dɪsˈrʌptɪv sɪˈlɛkʃən/) dùng để chỉ hình thức chọn lọc chống lại (đào thải/loại bỏ) kiểu hình thích nghi, thay thế bằng nhiều kiểu hình tương phản vốn không thích nghi,[6], [7] cũng còn gọi là chọn lọc đa dạng hoá (diversifying selection)[4], [5] hoặc "chọn lọc gián đoạn"[2].Nhà sinh học lý thuyết tiến hoá nổi tiếng John Maynard Smith FRS (1920 - 2004) đã đề xuất lý thuyết này vào những năm 1960 - 1962.[3], [8], [9]Trong hình thức chọn lọc này, các cá thể có giá trị nhỏ nhất và lớn nhất trong phổ kiểu hình được "ủng hộ", còn những cá thể có giá trị trung gian lại ở thế bất lợi về khả năng thích ứng. Một ví dụ về minh hoạ hình thức chọn lọc này liên quan đến màu bộ lông vũ của loài chim ở Bắc Mỹ là chim sẻ biết hót Passerina amoena (hình 3-5). Độ sáng của bộ lông con trống (đực) có nhiều dạng từ màu rất sáng đến màu tối. Trong môi trường sống có vị trí làm tổ hạn chế, nhiều kẻ thù, thì những cá thể màu sáng nhất và tối nhất đều thành công hơn trong việc chiếm được lãnh thổ và thu hút con mái (cái). Còn những con trống có bộ lông trung gian lại kém thế nên không có lãnh thổ và không có cơ hội giao phối, nên khó truyền được kiểu gen của chúng cho đời sau. Kết quả là hai giá trị cực đoan (hình 3 và hình 4) chiếm ưu thế, còn giá trị trung bình (hình 5) lại bị hạn chế và loại bỏ dần. Đây cũng là kết quả của chọn lọc giới tính.[10]