Os cientistas registam a história evolutiva analisando dados fósseis, morfológicos e genéticos. O registo fóssil documenta a história da vida na Terra e fornece evidências para a evolução. No entanto, tanto organismos fósseis como vivos fornecem evidências que descrevem a história evolutiva da Terra.

As árvores filogenéticas ilustram as relações evolutivas entre esses organismos. Os cientistas inferem a ascendência comum dos organismos avaliando características morfológicas e genéticas compartilhadas. Juntos, o registo fóssil e as árvores filogenéticas ajudam os cientistas a reconstruirem a história evolutiva da vida na Terra.

De acordo com a história evolutiva, as condições no início da Terra prepararam o cenário para a vida começar. Há quase 4 mil milhões de anos, o vapor de água atmosférico condensou em chuva que encheu as bacias do planeta para formar oceanos. Consequentemente, como documentado por evidências fósseis, a vida na Terra começou com o advento da vida unicelular.

Cientistas, como os astrobiólogos, usam esse conhecimento para estudar o potencial de vida em outros planetas. Presume-se que a presença de água seja um requisito universalmente compartilhado para a vida. A água encontrada em Marte, por exemplo, sugere que a vida—provavelmente bactérias—pode existir também naquele planeta.

À medida que as condições mudavam na Terra, a complexidade e variedade dos organismos também mudavam. A oxigenação da atmosfera terrestre abriu caminho para a vida multicelular e a colonização da terra. Com o tempo, inúmeras espécies surgiram (ou seja, especiação) e pereceram (ou seja, extinção) à medida que a Terra sofria mudanças ambientais.

Ao longo do tempo evolutivo, as espécies desenvolveram adaptações para sobreviverem melhor ao ambiente dinâmico da Terra. Adaptações podem surgir de um ancestral comum ou independentemente através da evolução convergente. Por exemplo, um ancestral comum deu origem à estrutura de membros dianteiros compartilhados dos mamíferos, enquanto que as barbatanas e caudas de peixes evoluíram independentemente das das baleias.

A história evolutiva descreve como espécies fósseis e vivas evoluíram desde o surgimento da vida na Terra. Os cientistas visam entender as forças ambientais que impulsionam a evolução, bem como as relações evolutivas entre organismos. Estabelecer a história evolutiva da Terra fornece uma estrutura para entender o processo e as circunstâncias em torno da evolução.