Thuyết tiến hóa được hỗ trợ bởi bằng chứng sinh hóa; nhiều phân tử giống nhau và các quá trình sinh hóa xảy ra trong tất cả các sinh vật sống, từ vi khuẩn đơn bào đến con người. Ban đầu, các nhà khoa học không thể hiểu quá trình tiến hóa bắt đầu như thế nào, nhưng sau đó, họ phát hiện ra rằng RNA có các đặc tính xúc tác.
RNA xúc tác có thể tạo ra các bản sao của chính nó, do đó cho phép quá trình tiến hóa bắt đầu. Khi quá trình này tự phát triển, DNA trở thành axit nucleic chịu trách nhiệm chính cho việc kế thừa. Các phân tử và phản ứng hóa học chung của tất cả các dạng sống được cho là đã phát sinh sớm trong quá trình tiến hóa.
Trình tự DNA của các sinh vật cũng cho thấy bằng chứng về tổ tiên chung. Các sinh vật giống nhau về mặt sinh học có trình tự DNA tương tự, trong khi các sinh vật khác biệt về mặt sinh học có trình tự DNA khác nhau. Dù vậy, trình tự DNA của các sinh vật ít giống nhau về mặt sinh học vẫn có chung các đặc điểm, cho thấy rằng có tồn tại một "cây sự sống".
Các protein quan trọng cũng cho thấy bằng chứng về nguồn gốc chung. Sự hiện diện của chúng trong tất cả các dạng sống chỉ ra rằng, giống như các phân tử và phản ứng hóa học thông thường khác, protein là một số cơ sở xây dựng ban đầu của sự sống. Các gen giả di truyền, DNA không hoạt động và không phục vụ mục đích quan sát, cũng là bằng chứng ủng hộ thuyết tiến hóa.
