Darwinova populacijska genetika, ili jednostavno populacijska genetika, središnje je obilježje, ako ne i središnje obilježje moderne evolucijske sinteze, odnosno neodarvinizma. Moderna evolucijska sinteza kombinacija je Darwinove teorije evolucije vrsta prirodnom selekcijom, Mendelove teorije genetike kao osnove biološkog nasljeđivanja i matematičke populacijske genetike. Sastavljena od strane desetaka znanstvenika tijekom 1930-ih i 1940-ih, darvinistička populacijska genetika je naš najbolji model procesa koji je postepeno stvorio sav život na Zemlji, evoluciju i prirodnu selekciju.
Populacijska genetika je proučavanje genetske distribucije i promjene frekvencije alela unutar određene vrste – u osnovi, koji su geni više ili manje istaknuti unutar te vrste. Ova distribucija i način na koji se mijenja mogu se razumjeti sveobuhvatno kroz pet sila: prirodnu selekciju, genetski drift, mutaciju, migraciju i neslučajno parenje. Matematička populacijska genetika je formalizam koji nam omogućuje da precizno predvidimo buduće frekvencije alela ako su dostupne potpune informacije o ovih pet sila. Naravno, nikad nije, iako aproksimacije mogu biti izuzetno korisne. Populacijska genetika je među najbolje provjerenim modelima u znanosti.
Populacijska genetika može objasniti proces kojim se nove prilagodbe pojavljuju i učvršćuju u vrsti, kako dolazi do specijacije, zašto se neke adaptivne osobine razvijaju brže od drugih, evoluciju evolucije i mnoga druga pitanja od znanstvenog interesa. Budući da se evolucija uglavnom odvija tijekom milijuna godina (tj. evolucijski vremenski razmjeri), izravno eksperimentiranje može biti teško. Međutim, principi populacijske genetike testirani su i verificirani na vrstama čija je replikacijska vremena vrlo kratka, kao što su bakterije, koje se mogu razmnožavati za pola sata s odgovarajućim prostorom i hranjivim tvarima.
Pet evolucijskih sila kvantificiranih i proučavanih populacijskom genetikom intuitivno je lako razumjeti. Prirodna selekcija se događa kada organizam ubije njegov okoliš, suparničke vrste ili pripadnici iste vrste, iz bilo kojeg razloga. Ako se smrt dogodi prije reprodukcije, kaže se da je organizam evolucijski neuspješan. Koje god osobine povezane s preranom smrću na kraju će biti odabrane iz genske baze. Prirodna selekcija je možda najmoćnija od evolucijskih sila i najšire shvaćena.
Genetski drift javlja se nasumično u potomstvu. Kada određena osobina ne utječe na sposobnost organizma da preživi ili se razmnožava na ovaj ili onaj način, može se razviti i učvrstiti isključivo kao posljedica genetske lutrije. Mutacije su također nuspojava pogrešaka kopiranja DNK i rijetko postaju vidljive ili značajne, iako povremeno mogu rezultirati povoljnim svojstvom preživljavanja.
Migracija se događa kada se pripadnici vrste presele s jednog mjesta na drugo, prekidajući reproduktivne veze s drugim pripadnicima vrste. Kada dio vrste postane reproduktivno izoliran od drugog dijela zemljopisnom barijerom, te se dvije skupine na kraju speciiraju u različite varijante. To je slavno primijetio Charles Darwin na otočju Galapagos. Nenasumično parenje je još jedna vrlo moćna sila u populacijskoj genetici. Atraktivniji pripadnici vrste općenito stječu više partnera na dulje razdoblje i kao rezultat toga doživljavaju veći reproduktivni uspjeh.
Populacijska genetika je golemo polje koje su proučavali milijuni znanstvenika, ne samo biolozi, i nastavit će ga proučavati milijuni koji dolaze. Nažalost, uči se samo na najosnovnijoj razini u sustavima javnih škola.