Genetska varijabilnost odnosi se na mogućnost da se dana karakteristika ili genotip varira unutar populacije kada je suočena s određenim utjecajem. Kako se genetska varijabilnost populacije povećava, raste i njezina otpornost na okolišne i genetske utjecaje i konačno izumiranje. Posljedično, genetska varijabilnost izravno je povezana s biološkom raznolikošću i evolucijom.
U smislu evolucijske biologije, ako populaciji nedostaje dovoljna genetska varijabilnost, ona također nema potencijal za razvoj i prilagodbu. Bioraznolikost je poput police osiguranja jer djeluje kao tampon za smanjenje štete od katastrofa koje bi inače mogle uništiti cijelu populaciju. U smislu genetike, varijabilnost među populacijskim genotipovima može objasniti zašto različiti ljudi imaju različite odgovore na različite tretmane, infekcije i lijekove.
Klimatske promjene, bolesti i prirodne katastrofe imaju potencijal utjecati na genetsku varijabilnost i pokretati evoluciju. Bez dovoljne varijabilnosti, populacija gubi svoj potencijal da izdrži te utjecaje. Biološki sustav koji ima nasljednu genetsku varijabilnost i koji je ranjiv na prirodnu selekciju smatra se evoluirajućim. Drugim riječima, da bi populacija evoluirala, mora imati sposobnost za to putem prirodne selekcije.
Povećana varijabilnost također povećava kondiciju. To je koncept koji se promovira prirodnom selekcijom. Evolucijske prilagodbe u prirodi rezultat su genetske varijabilnosti vrste uparene s okolišnim i genetskim utjecajima.
Evolucijske prilagodbe koje su stvarno opažene u prirodi opisane su u terminima varijabilnosti, a ne varijabilnosti. Ova se dva pojma često izmjenjuju u znanstvenoj literaturi unatoč suptilnim razlikama između ta dva pojma. Za dati gen, varijacija opisuje vidljive razlike, a varijabilnost je ograničena na potencijal za razlike između pojedinaca unutar populacije.
Primarni genetski uzrok varijabilnosti je čista slučajnost homologne rekombinacije i poliploidije u spolnim organizmima. Učestalost i mjesto na kojem se rekombinacija događa potpuno su slučajni, pa proizlazi da povećana rekombinacija dovodi do povećane varijabilnosti i sposobnosti. Poliploidija nastaje kada postoji više homolognih kromosoma, čime se povećava rekombinacija u potomstvu.
Kod aseksualnih organizama izvori varijabilnosti su ograničeni jer je genetski kod isti za roditelja i potomstvo. Slično ograničenje javlja se kada je inbreeding dopušten, jer je genetski materijal roditelja manje varijabilan za početak. Nedostatak varijabilnosti unutar populacije može dovesti do genetskih problema kao što su mutacije i drift.
Drugi uzroci genetske varijabilnosti povezani su s okolišem. Čimbenici okoliša kao što su gubitak staništa i klimatske promjene mogu stvoriti okolnosti koje ostavljaju pojedince izoliranima od populacije. Ako se novi pojedinac pridruži populaciji, tada se povećava potencijal za varijacije.