En ny art er dannet når to grupper er reproduktivt isolerte, altså ikke lenger får fruktbart avkom sammen i naturen.

Allopatrisk artsdannelse skjer når en populasjon blir delt av en geografisk barriere. Barrieren kan være en isbre, et fjell, et sund eller et nytt elveløp. Individene i de to delpopulasjonene kan ikke lenger pare seg med hverandre, og genflyten mellom dem stopper opp.

Etter hvert samler det seg opp ulike mutasjoner i de to gruppene. Genetisk drift endrer allelfrekvensene tilfeldig, og fordi miljøet på de to stedene er forskjellig, virker den naturlige seleksjonen ulikt. Over mange generasjoner blir gruppene så genetisk forskjellige at de ikke kan få fruktbart avkom sammen, selv om de senere møtes igjen. Da er det dannet to arter. Darwinfinkene på Galápagos er et kjent eksempel: øyene isolerte fuglene fra hverandre, og de utviklet ulik nebbform tilpasset ulik føde.

Sympatrisk artsdannelse skjer i samme område, uten geografisk skille. En vanlig mekanisme hos planter er polyploidi. Ved en feil i meiosen får kjønnscellene dobbelt kromosomtall, og det kan dannes et individ med for eksempel fire kromosomsett i stedet for to. Et slikt individ kan ikke få fruktbart avkom med planter som har to kromosomsett, fordi kromosomene ikke kan pare seg riktig i meiosen. Planten kan derimot formere seg med seg selv eller med andre polyploide individer, og en ny art er dannet i løpet av få generasjoner. Flere kornslag, blant annet hvete, har blitt til på denne måten.

Sympatrisk artsdannelse kan også skje uten polyploidi, for eksempel ved at deler av en populasjon begynner å bruke en ny næringskilde eller et nytt habitat, eller ved at paringssignaler eller paringstid endrer seg. Da parer gruppene seg mest innbyrdes, genflyten mellom dem avtar, og de kan etter hvert bli egne arter.