Darwinova populacijska genetika ali preprosto populacijska genetika je osrednja značilnost, če ne osrednja značilnost sodobne evolucijske sinteze ali neodarvinizma. Sodobna evolucijska sinteza je kombinacija Darwinove teorije evolucije vrst z naravno selekcijo, Mendelove teorije genetike kot osnove za biološko dedovanje in matematične populacijske genetike. Darwinova populacijska genetika, ki jo je združilo na desetine znanstvenikov v tridesetih in štiridesetih letih prejšnjega stoletja, je naš najboljši model procesa, ki je postopoma ustvaril vse življenje na Zemlji, evolucijo in naravno selekcijo.
Populacijska genetika je študija genetske porazdelitve in spremembe frekvence alelov znotraj določene vrste – v bistvu, kateri geni so bolj ali manj izraziti znotraj te vrste. To porazdelitev in način, kako se spreminja, je mogoče celovito razumeti s pomočjo petih sil: naravne selekcije, genetskega premika, mutacije, migracije in nenaključnega parjenja. Matematična populacijska genetika je formalizem, ki nam omogoča natančno napovedovanje prihodnjih frekvenc alelov, če so na voljo popolne informacije o teh petih silah. Seveda nikoli ni, čeprav so približki lahko zelo uporabni. Populacijska genetika je med najbolje preverjenimi modeli v znanosti.
Populacijska genetika lahko pojasni proces, s katerim se nove prilagoditve pojavljajo in utrdijo v vrsti, kako pride do speciacije, zakaj se nekatere prilagodljive lastnosti razvijajo hitreje kot druge, razvoj evolutivnosti in številne druge zadeve, ki so znanstvenega pomena. Ker evolucija večinoma poteka v milijonih let (tj. evolucijski časovni okviri), je lahko neposredno eksperimentiranje težko. Vendar pa so bila načela populacijske genetike preizkušena in preverjena pri vrstah, katerih čas razmnoževanja je zelo kratek, na primer pri bakterijah, ki se lahko razmnožijo v pol ure ob ustreznem prostoru in hranilih.
Pet evolucijskih sil, ki jih kvantificira in preučuje populacijska genetika, je intuitivno enostavno razumeti. Naravna selekcija se pojavi, ko organizem iz kakršnega koli razloga ubije njegovo okolje, konkurenčna vrsta ali pripadniki iste vrste. Če pride do smrti pred razmnoževanjem, naj bi bil organizem evolucijsko neuspešen. Vse lastnosti, povezane s prezgodnjo smrtjo, bodo sčasoma izbrane iz genskega sklada. Naravna selekcija je morda najmočnejša od evolucijskih sil in najbolj znana.
Genetski drift se pri potomcih pojavlja naključno. Kadar določena lastnost ne vpliva na sposobnost organizma, da preživi ali se razmnožuje tako ali drugače, se lahko razvije in postane fiksna zgolj kot posledica genetske loterije. Mutacije so tudi stranski učinek napak pri kopiranju DNK in redko postanejo vidne ali pomembne, čeprav lahko občasno povzročijo ugodno lastnost preživetja.
Migracija se zgodi, ko se pripadniki vrste preselijo iz enega kraja v drugega in prekinejo razmnoževalne vezi z drugimi člani vrste. Ko del vrste postane reprodukcijsko izoliran od drugega dela zaradi geografske ovire, se obe skupini sčasoma speciirata v različne različice. To je slavno opazil na Galapaških otokih Charles Darwin. Nenaključno parjenje je še ena zelo močna sila v populacijski genetiki. Privlačnejši člani vrste običajno pridobijo več parov za daljša obdobja in posledično doživijo večji reproduktivni uspeh.
Populacijska genetika je ogromno področje, ki so ga preučevali številni milijoni znanstvenikov, ne samo biologi, in ga bodo še naprej preučevali milijoni prihodnjih. Žal se v javnih šolskih sistemih poučuje le na najosnovnejši ravni.