Az evolúciós gondolkodás gyökerei az ókori görög és római időkben megfogalmazott filozófiai eszmékben jelennek meg először. A biológiai evolúcióról elsőként Anaximandrosz elmélkedett az i. e. 6. században. Olyan elmélettel állt elő, amely az embert a vízből származónak tekintette. Az elmélet tudományos formái egészen a 18-19. századig várattak magukra, amikor is Lord Manboddo és Erasmus Darwin, Charles Darwin nagyapja felvetették, hogy az élő szervezetek mind egyetlen közös őstől származnak. Jean-Baptiste Lamarck 1809-ben olyan elméletet alkotott, amely a szerzett tulajdonságok öröklődését feltételezte. Lamarck úgy gondolta, hogy az élőlények a változó környezeti feltételek hatására új viselkedésformákat vesznek fel, amelyek aztán felépítésbeli változásokat vonnak maguk után, s ezek a strukturális változások átöröklődnek az utódaikra. Bár az elméletet alátámasztani hivatott bizonyítékok elég szegényesek voltak, a lamarcki elmélet mégis közel 50 éven keresztül meghatározta a biológiai gondolkodást. A modern elméletet, amit darwinizmusként is szokás emlegetni, először Charles Darwin és Alfred Russel Wallace tette közzé, majd későbbi írásaiban Darwin nagy aprólékossággal mutatta be annak részleteit. Ezen írások között volt az elmélet leghíresebb interpretációja, A fajok eredete is, amely 1859-ben jelent meg. Darwin határozottan külön választotta teóriájának két elemét: igyekezett alátámasztani a biológiai evolúció tényét, valamint bemutatni a természetes szelekció elvét, amely magyarázza az előbbit.
Bár Darwin elmélete kielégítő magyarázatot adott egy sor biológiai megfigyelésre, munkásságának idején az öröklődés mechanizmusát még nem ismerték. A modern genetika elméleti megalapozójának tekintett Gregor Mendel ugyan Darwin kortársa volt, munkássága azonban a 20. század elejéig homályban maradt. A Darwin által felvetett természetes szelekció és a mendeli klasszikus genetika kombinációja adja a modern evolúciós szintézis lényegét. Később azonosították a géneket, mint az élőlények öröklődésének elemi egységeit, amelyeket a valamennyi élőlény által hordozott DNS kódol. A további kutatások a molekuláris genetikában – például a molekuláris evolúcióra vonatkozóan, amelynek szerepe a génsodródásban és a természetes szelekcióban igen jelentős – tovább formálták az evolúcióelméletet.
Az ókortól 1850-ig A biológiai fejlődés gondolata jelen volt az ókorban is, különösen a görög filozófusok – Anaximandrosz, Empedoklész, Démokritosz és tanítványa, Epikurosz – bölcselkedéseiben. A görög atomisták már i. e. 400-ban azt tanították, hogy a Nap, a Föld, az élet, az emberek, a civilizáció és a társadalom mind-mind elképzelhetetlenül hosszú idő alatt jöttek létre isteni beavatkozás nélkül. A római atomista Lucretius i. e. 60 körül írta A dolgok természetéről (De rerum natura) című versét, amelyben a Föld fejlődéséről azt írja, lépésenként keletkezett az űrben egymással ütköző atomokból, melyek örvénylő gázokká váltak, majd a korai Föld anyagából létrejöttek a növények és az állatok. Az állatok fejlődésén belül az ember kialakulását több, egyre kevésbé állatias formán való átmenettel írja le. Találunk példát az evolúciós megközelítésre ősi indiai iratokban is (különösen a Védákban és Patandzsali írásaiban), valamint a kínai gondolkodóknál (Joseph Needham szerint például a taoizmus nyilvánvalóan tagadta a fajok változatlanságát).
Amíg a Római Birodalom bukása után Európán belül az evolúciós elképzelések többé-kevésbé kihaltak, az iszlám világban tovább éltek. Al-Jahiz például foglalkozott a környezet szerepével egy állat túlélési esélyei kapcsán, Ibn al-Hajszam pedig ennél is tovább ment, amikor könyvében kimondottan az evolúció (természetesen nem a természetes szelekció) mellett kardoskodott. Számos más iszlám tudós és gondolkodó (mint például Naszír ad-Dín Túszí) is foglalkozott hasonló elképzelésekkel. Ezek a művek latinra fordítva jutottak el a reneszánsz utáni Nyugatra, ahol (bár eleinte észrevétlenül) minden bizonnyal nagy hatással voltak a tudományra.
A 17. századi angol nyelvben az evolúció szót (a latin „evolutio” szóból, mely kibontást, kitekercselést jelent) elkezdték események rendezett sorára használni, különösen akkor, ha a végkifejlet már a kezdetekben is benne rejlett. 1677-ben Sir Matthew Hale az evolúció szót használta, amikor Démokritosz és Epikurosz ateista atomizmusát bírálta. Azt az atomista elképzelést, miszerint atomokból rezgések és ütközések révén, isteni beavatkozás nélkül formálódtak az élővilág „primitív magvai” (semenek), melyek a mai ember, az állatok, halak és madarak alapjaiul szolgáltak, képtelenségnek tartotta. Szerinte lehetetlen, hogy „ebben az evolúciós folyamatban, amelyhez az emberi természet is hozzá tartozik a maga teljességével és fejlődésével, s amelyben ennek az emberi természetnek, vagy az azt megalapozó eszményi tervnek benne kellett lennie, csupán élettelen és érzéketlen atomok véletlen kapcsolódásai játsszanak szerepet”.Hale 259.
Az 1700 és 1850 közötti evolúciós elméletek között csak néhány volt, amely a Föld, az élet és az univerzum kialakulását és fejlődését isteni beavatkozás nélkül képzelte el. Jellemzően ezekre a gondolkodókra, Gottfried Wilhelm Leibniz 1714-ben „monádok” jelenlétét feltételezte a dolgokban, melyek egyfajta belső erők általi mozgást okoznak. Ragaszkodott ahhoz, hogy az élőlények csírái öröktől fogva létezők és minden élő magában rejt egy belső tervet, amely egy - átalakulások hosszú során át történő - fejlődést irányít. Ezen fejlődés eredményeképpen jöttek létre a jelen geológiai formák, az élőlények, a lélek és a civilizációk. Leibniz tisztán vallotta, hogy az evolúció isteni elvek alapján zajlik. De rerum originatione radicali című művében, 1697-ben azt írja: „Be kell látnunk, hogy az isteni teremtmények szépségének és általános tökéletességének halmozódása, a világegyetem örökös és határtalan fejlődése, olyan mérvű, hogy a gondviselés igen magas fokát jelzi.”
Némileg materialisztikusabb irányt vett Pierre Louis Moreau de Maupertuis 1745-ben megjelent Venus Physique című munkájában, amikor a „véletlent” okolta az „egyedek megszámlálhatatlan sokaságáért”, melyek közül csak kevés rendelkezett a szükséges „rátermettséggel”, míg „egy másik megszámlálhatatlan sokaság […] elpusztult. […] A fajok, amiket ma látunk, csupán egy kis töredékét jelentik mindazoknak, amelyeket a vak sors létrehozott…”. Ezzel nagy általánosságban előre vetítette a természetes szelekció elvét.
A Leibniztől függetlenül kialakult deizmus (lásd: Hugo Grotius) Leibniz nyomán a fajok változása tekintetében is azt vallotta, "hogy a Legfőbb Lény tökéletessége megköveteli, hogy a lehető legjobb világot alkossa meg. A tökéletes világ pedig nem igényli Isten utólagos beavatkozását vagy javítgatását..."Nyíri Tamás: A filozófiai gondolkodás fejlődése. Szent István Társulat. 2001. 252. o. Ebben a tökéletes világban "az élőlények célszerű berendezettsége, szervezetük és életfeltételeik harmóniája csak Isten világrendező tevékenységével magyarázható meg."Uo. 260. o.
A fajok változásával kapcsolatos állítások megjelentek a francia felvilágosodás filozófiájában is. Az enciklopédisták közül Lamettrienél és Diderot-nál találkozunk az evolúcióra vontkozó állításokkal. Lamettrie 1748-ban azt állította, hogy "A természet vak, tudattal nem rendelkező erői hozták létre ezt a csodálatos gépezetet" (az embert). "Ha a mozgás törvényei adva vannak, akkor a természet mindenféle célkitűzés nélkül, szükségszerűen kialakítja az élő szervezetet."Uo. 259. o. Diderot 1749-ben "azt tanítja, hogy az élőlények és életfeltételeik között észlelhető összhang isteni beavatkozás nélkül is magyarázható, ha abból indulunk ki, hogy az élőlények változtak, azok a fajok pedig, amelyeknek felépítése nem felelt meg az életfeltételeknek, kipusztultak."
A német Immanuel Kant úgynevezett Kritika előtti korszakában a felvilágosodás eszméit hirdette. "E korszakának legjelentősebb műve az 1755-ben megjelent>>Az ég általános természetrajza és elmélete<<Uo. 270. o. amelyben felvázolt egy elméletet a formátlan anyag magasabb rendű állatokká és növényekké szerveződéséről, és azt is felvetette, hogy az összehasonlító anatómia által feltárt felépítésbeli fokozatosság az összes élőlény vérrokonságára utal, amelynek oka minden bizonnyal a közös őstől való származás. A sikeres variációk és változások megjelenését azonban sokkal inkább az élőlények fizikai adottságaival látta összefüggeni, mint a környezet hatásával.
Műve előszavában Kant elismeri, hogy akárcsak az ókori atomista bölcselők, ő is az atomok általános szétszórtságát tekinti a természet első állapotának. Nem fogadja el azonban, hogy a kozmoszban fellelhető összes rend vak esetlegességből származik. Úgy vélekedik, "hogy a matéria bizonyos szükségszerű törvényekhez kötődik. Teljes szétoszlásában és szétszóródásában azt látom, miként fejlődik ki ebből természetes úton egy szép és rendezett egész." "A matériát, amely minden dolgok ősanyaga, biztos törvények kötik tehát, amelyeknek, szabadon működve, szükségképpen szép kapcsolatokat kell létrehozniuk. Nem áll szabadságában, hogy eltérjen a tökéletesség e tervétől. Mivel ily módon egy mindenekfeletti bölcs szándéknak van alávetve, szükségszerű, hogy valamely rajta uralkodó első ok állítsa egymással összhangban lévő viszonyokba, ez pedig Isten, éppen azért, mert a természet még a káoszban is csak szabályosan és rendezetten járhat el."Kant
1749-1780 között adta ki Georges-Louis Leclerc de Buffon, a párizsi Királyi Gyógynövénykert (Jardin royal des plantes medicinales) igazgatója Histoire naturelle générale et particulière című hatalmas munkáját. Buffon puhatolózó, óvatos stílusban értekezett a fajok változékonyságáról és a természet erőinek hatásáról az élőlények létrehozásában. Darwin maga is azt írja A fajok eredete hatodik kiadásának előszavában, hogy Arisztotelész előrevetítette a természetes szelekció fogalmát, hozzátéve, hogy „e gondolat első modern, tudományos szellemű tárgyalója Buffon volt”.
Charles Bonnet svájci biológus és filozófus 1762-ben az „evolució kifejezést egyedfejlődés jelentésben használta".Szabó 214.o. Kijelentette, hogy az embrió minden tulajdonsága ott van az alkotóelemekben: néhányuk a petesejtből, mások a spermiumokból származnak. Ezeket az előre meghatározott részeket vélte újjászerveződni és növekedni, kiformálván a felnőtt egyedet, ami miatt Bonnet-t „preformistaként” is szokták emlegetni.
Johann Gottfried Herder a felvilágosultság végének filozófusa, felvetette, hogy a sokszorozódó változások a létért való folyamatos küzdelemmel együtt nagy szerepet játszanak az élővilágban, elképzelései azonban elnagyoltak és kezdetlegesek voltak.
A 18. század végi német idealista filozófusok, Schelling és Hegel is azt tartották, hogy az evolúció alapvetően spirituális jelenség, amely a természet és az ember evolúciójának folyamatát „az Abszolút önfeltáró kinyilatkoztatásának” tartja (Schelling, Transzcendentális idealizmus rendszere, 1800).
Szerzett tulajdonságok, lamarckizmus és természetes szelekció 1767 és 1792 között - a ma leginkább a modern összehasonlító történeti nyelvészet megalapítójaként ismert -James Burnett, Lord Monboddo írásaiban felvázolta azt az elképzelést, miszerint az ember a főemlősöktől származik, és az élőlények képesek tulajdonságaikat a környezettel való kölcsönhatásuknak megfelelően tovább vinni hosszú időn át. Jan-Andrew Henderson szerint Monboddo volt az első, aki megfogalmazta a természetes szelekció elvét.