Naturlig selektion er en af de fire grundlæggende præmisser for evolutionsteorien sammen med mutation, migration og genetisk drift. Naturlig selektion virker på populationer med variation i træk, såsom farvning. Dets vigtigste forudsætning er, at når der er et træk, der gør det muligt for et individ at overleve bedre i et miljø end et andet, er det førstnævnte mere sandsynligt at reproducere. Naturlig selektion opstår, hvis fire betingelser er opfyldt: reproduktion, arvelighed, variation i fysiske egenskaber og variation i antal afkom pr. Person.
Reproduktion
For at naturlig udvælgelse kan handle på en given befolkning, skal denne befolkning reproducere for at skabe en ny generation. I mange generationer har personer med træk, der er mest egnede til deres miljø, en tendens til at reproducere mere end dem, der ikke gør det. Som sådan fungerer naturlig udvælgelse for at maksimere antallet af individer med de foretrukne træk, mens de med mindre fordelagtige træk langsomt dør af. Jo højere reproduktionshastighed en befolkning har, desto højere er konkurrencepresset på en person for at overleve. Dette pres sikrer, at kun de mest egnede medlemmer overlever, mens de svagere medlemmer omkommer. Det følger heraf, at befolkningen snart bliver fuld af medlemmer, der udviser de træk, der giver arten en bedre chance for at overleve.
Arvelighed
Arvelighed fungerer hånd i hånd med reproduktion, da forældrenes gener kombineres for at skabe generne for deres afkom. Forældre med fordelagtige træk skal videregive disse træk til deres afkom for at naturlig udvælgelse skal virke. Ellers ville de gener, der skaber de fordelagtige træk, dø sammen med forældrene uden at blive kopieret til den næste generation. Speciering opstår, når medlemmer af en art er geografisk isoleret i forskellige miljøer, hvilket giver mulighed for urelaterede arvelinjer. Over tid begynder egenskaber i hver befolkning at adskille sig, så de passer bedre til forskellige miljøer. Fordelagtige gener for et miljø begynder at adskille sig fra dem for et andet miljø, og de to populationer begynder at afvige. Med tilstrækkelig tid kan antallet af forskelle mellem befolkningerne blive så store, at de ikke længere kan krydse hinanden.
Variation i egenskaber
Naturlig selektion kan kun forekomme inden for en befolkning, når medlemmer af befolkningen har en variation i individuelle træk. For eksempel kræver en undersøgelse af naturlig udvælgelse af farver inden for en befolkning forskellige individer at have forskellige farver. Uden en variation i karakteristika er der ingen træk for naturen at "vælge" frem for andre.
Variation i fitness
I biologi har fitness en mere teknisk betydning end dens almindelige definition. Inden for evolutionskonteksten er fitness en organisms evne til at overleve og reproducere så meget som muligt. Varierende fitnessniveauer hos medlemmer af en befolkning er en forudsætning for, at naturlig udvælgelse kan forekomme. Nogle individer skal have træk, der gør det muligt for dem bedre at overleve og reproducere oftere end andre. Ellers kan naturlig selektion ikke handle for at producere flere individer med gavnlige træk og færre med mindre nyttige træk.