A microevolução pode ser causada por seleção natural ou artificial, mutação, migração, acasalamento não aleatório ou deriva genética. Todos esses processos causam uma mudança nas frequências de alelos em uma população ao longo do tempo. A escala de tempo necessária para observar a microevolução é relativamente pequena, apenas algumas gerações.
É possível para os humanos observar a microevolução em uma população se as mudanças nas frequências dos alelos causarem divergência fenotípica importante da população original. Por exemplo, a criação de cães, um tipo de seleção artificial, criou grandes divergências morfológicas e comportamentais em cães. Isso levou ao grande número e ao conjunto diversificado de raças de cães observadas como animais de estimação.
A pressão seletiva que leva à microevolução também pode ser vista na natureza. Isso é conhecido como seleção natural. A seleção natural ocorre quando um indivíduo ou grupo de indivíduos herda um alelo que fornece uma vantagem de sobrevivência sobre o resto da população. Como esses indivíduos têm maior probabilidade de viver mais, eles se reproduzem mais, passando seus alelos vantajosos para a próxima geração. Ao longo de várias gerações, os alelos vantajosos se tornam mais proeminentes ou, em casos extremos, se tornam fixos.
A seleção sexual, ou acasalamento não aleatório, também pode levar à microevolução. Um exemplo de acasalamento não aleatório em humanos é a consanguinidade.
Eventos de acaso aleatório também podem causar mudanças na frequência de alelos em uma população. A mutação, por exemplo, pode permitir que novos alelos sejam criados dentro de uma população. A migração, ou movimento de indivíduos na população, também pode trazer novos alelos que não estavam presentes na população original. Finalmente, a deriva genética ocorre quando o tamanho de uma população é repentinamente reduzido e, por acaso, os indivíduos restantes possuem um conjunto semelhante de alelos.