L'évolution expérimentale consiste à tester des hypothèses et des théories de l'évolution à l'aide d'expériences contrôlées. Elle utilise généralement des organismes avec des temps de génération rapides et une petite taille physique, souvent des microbes, pour observer des phénomènes qui se produisent trop lentement dans les grands organismes multicellulaires. L'évolution expérimentale est la biologie évolutive dans son sens le plus empirique, car elle implique l'étude des changements en temps réel dans populations, au lieu de déduire des processus évolutifs à partir de comparaisons entre populations contemporaines. Il s’agit donc d’un outil puissant pour établir un lien causal direct entre les processus évolutifs et les modèles d’adaptation.