Hầu hết các tính trạng trong kiểu hình mà sinh vật biểu hiện là được mã hóa bởi ADN. Các gen này rõ ràng là chỉ có thể truyền qua sinh sản, bởi thế, các cá thể vốn đã thành công nhờ mang các gen có lợi sẽ tiếp tục gia tăng trong các thế hệ sau. Do đó, chọn lọc bao giờ cũng củng cố và tăng cường kiểu gen có lợi trong hoàn cảnh sống bị phân hoá, giúp chúng thành công hơn trong cạnh tranh, nhờ đó quần thể mới tồn tại và phát triển.
Chọn lọc phân hoá thường xảy ra khi các yếu tố tiến hoá có sự "đột phá" diễn ra đủ lâu. Chẳng hạn như ở một quần thể bọ cánh cứng có 3 kiểu hình chính về màu sắc cơ thể: lục đậm, lục vừa và lục nhạt, nếu ở một môi trường mới với những mảng rêu xanh nhạt và cây bụi màu xanh đậm, thì rõ ràng dạng lục đậm thường ở cây bụi và dạng lục nhạt thường ở rêu đều có thể được nguỵ trang tốt hơn, do đó sống sót tốt hơn và chiếm ưu thế về sinh sản hơn so với dạng trung bình. Do đó đường cong ban đầu biến đổi thành đường cong nhiều đỉnh (hình 1 và hình 2).[11]
Đặc điểm cơ bản của hình thức chọn lọc phân hoá là:
Nội dung: đào thải các cá thể có kiểu hình trung gian không thích nghi với ngoại cảnh, giữ lại các cá thể có kiểu hình cực đoan. Do đó, trị số trung bình S của tính trạng (đỉnh của đường cong trong hình 2) không chỉ giảm trị số mà còn giảm tần số.
Điều kiện: quá trình này thường xảy ra khi ngoại cảnh phân hoá, hoặc các yếu tố tiến hoá phân hoá quần thể (như trường hợp chọn lọc giới tính cũng gọi là chọn lọc chủng tính do Charles Darwin phát hiện từ lâu). Cũng có khi ngoại cảnh không thay đổi, nhưng quần thể chiếm lĩnh thêm các sinh cảnh khác ban đầu (như ví dụ về bọ cánh cứng nêu trên).[12]
Kết quả hình thái: tính trạng trung gian ngày càng hiếm, số lượng cá thể mang tính trạng cực đoan tăng lên rõ rệt.
Kết quả di truyền: Tần số alen trong quần thể thay đổi rõ rệt theo nhiều hướng: alen hoặc tổ hợp các alen quy định kiểu hình thích nghi sẽ tăng lên, do đó, quần thể tăng đa dạng di truyền, có điều kiện phát sinh loài mới.[4]
