Specjacja, powszechnie znana jako makroewolucja, poparta jest kilkoma liniami dowodów, w tym bezpośrednią obserwacją, mapowaniem genetycznym i rejestrem kopalnym. W akcjach podziału na nowe gatunki zaobserwowano kilka populacji. Porównanie sekwencji genomowych między gatunkami najłatwiej wyjaśnić w wyniku niedawnego wspólnego pochodzenia, a obszerny zapis kopalny wydał wiele przejściowych skamieniałości.
Makrowolucja została zaobserwowana bezpośrednio w typie rośliny kwitnącej o nazwie "Amerykański kozobój". Wprowadzony do Ameryki z Europy na początku XX wieku, trzy gatunki kóz rozpoczęły hybrydyzację na wolności. Do lat 50. XX w. Wyprodukowali dwie nowe odmiany, które mogły się rozmnażać we własnych populacjach, ale nie z otaczającymi je gatunkami kóz, co jest kryterium oznaczania nowego gatunku.
Bezpośrednie porównanie genetyczne między ludźmi a szympansami dostarcza więcej dowodów specjacji. Ludzie mają 46 chromosomów, podczas gdy szympansy i goryle mają 48. Ludzki chromosom 2 ma jednak charakterystyczne sekwencje nukleotydów, które sugerują, że jest wynikiem fuzji dwóch chromosomów w pewnym momencie we względnie niedawnej przeszłości. Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem tego faktu jest to, że ludzie i szympansy są ze sobą blisko spokrewnieni, ale podzieleni na osobne gatunki.
Zapis kopalny jest bogaty w przejściowe skamieliny demonstrujące rozwój nowych gatunków i większych grup. Zwłaszcza przejścia od gadów do ssaków, gadów, ptaków i małp człekokształtnych do ludzi są dobrze udokumentowane przez skamieniałości.
