A evolução experimental preocupa-se em testar hipóteses e teorias da evolução através do uso de experimentos controlados. Geralmente faz uso de organismos com tempos de geração rápidos e tamanho físico pequeno, muitas vezes micróbios, para observar fenômenos que em grandes organismos multicelulares ocorrem muito lentamente. A evolução experimental é a biologia evolutiva em seu sentido mais empírico, pois envolve o estudo de mudanças em tempo real em populações, em vez de inferir processos evolutivos a partir de comparações entre populações contemporâneas. É, portanto, uma ferramenta poderosa para estabelecer uma ligação causal direta entre processos evolutivos e padrões de adaptação.