Darwinin evoluutioteoria luonnollisella valinnalla tarjosi laajan kehyksen ymmärtää kuinka organismit mukautuvat ympäristöönsä ajan myötä. Kuitenkin vasta 1900 -luvun alkupuolella Mendelin perinnöllisyyden periaatteiden ja väestögenetiikan kehittymisen uudelleentarkastelu tarjosi tarvittavat geneettiset ja matemaattiset välineet evoluutiomuutoksen mekanismien selittämiseksi.
Nykyaikainen synteesi yhdisti nämä eri biologian alot yhdeksi johdonmukaiseksi teoriaksi, joka voisi selittää organismien kehityksen sekä mikroevoluutio- että makroevoluutiotasoilla. Mikroevoluutio viittaa pienimuotoisiin evoluutiomuutoksiin, jotka tapahtuvat populaation sisällä ajan myötä, kuten alleelitaajuuksien muutokset. Makroevoluutio viittaa suurten evoluutiomuutoksiin, jotka tapahtuvat pitkän ajanjakson ajan, kuten uusien lajien muodostuminen tai muiden sukupuuttoon.
Nykyaikainen synteesi on ollut erittäin onnistunut selittämään monenlaisia evoluutioilmiöitä bakteerien antibioottiresistenssin kehityksestä elämän monipuolistamiseen. Se on myös tarjonnut perustan monille muille biologian aloille, kuten ekologia, genetiikka ja kehitysbiologia.
Nykyaikainen synteesi ei ole staattinen teoria, vaan pikemminkin dynaaminen ja kehittyvä kehys, jota tarkistetaan ja päivitetään jatkuvasti uusien löytöjen valossa. Sen perusperiaatteet pysyvät kuitenkin samoina, ja se on edelleen nykyään laajimmin hyväksytty evoluutioteoria.