Zegary ewolucyjne są sekwencjami genetycznymi w obrębie genów, które mogą pomóc określić, kiedy w przeszłości gatunki oddzieliły się od wspólnego przodka. Istnieją pewne wzorce sekwencji nukleotydowych, które są wspólne wśród pokrewnych gatunków, które wydają się zmieniać w regularnych odstępach czasu. Wiedza, kiedy te sekwencje zmieniły się w stosunku do Geologiczna skala czasu może pomóc ustalić wiek pochodzenia gatunku i datę specjacji.
Zegary ewolucyjne odkryli w 1962 r. Linus Pauling i Emile Zuckerkandl. Podczas badania sekwencji aminokwasowej w hemoglobinie różnych gatunków. Zauważyli, że w zapisie kopalnym wydawała się zmieniać sekwencja hemoglobiny w regularnych odstępach czasu. Doprowadziło to do twierdzenia, że ewolucyjna zmiana białek była stała przez cały czas geologiczny.
Korzystając z tej wiedzy, naukowcy mogą przewidzieć, kiedy dwa gatunki rozejdą się na filogenetycznym drzewie życia. Liczba różnic w sekwencji nukleotydowej białka hemoglobiny oznacza pewien czas, który upłynął od momentu rozdzielenia się dwóch gatunków od wspólnego przodka. Zidentyfikowanie tych różnic i obliczenie czasu może pomóc umieścić organizmy we właściwym miejscu na drzewie filogenetycznym w odniesieniu do blisko spokrewnionych gatunków i wspólnego przodka.
Istnieją również ograniczenia dotyczące ilości informacji, jaką zegar ewolucyjny może przekazać na temat dowolnego gatunku. Przez większość czasu nie można podać dokładnego wieku ani czasu, w którym został on oddzielony od drzewa filogenetycznego. Może jedynie przybliżać czas w stosunku do innych gatunków na tym samym drzewie. Często zegar ewolucyjny jest ustawiany zgodnie z konkretnymi dowodami z zapisu kopalnego. Datowanie radiometryczne skamielin można następnie porównać z zegarem ewolucyjnym, aby uzyskać dobre oszacowanie wieku rozbieżności.
Mimo że czynniki te są w większości przypadków ograniczające, istnieją sposoby, aby je statystycznie uwzględnić przy obliczaniu czasów. Jeśli jednak te czynniki zaczną działać, zegar ewolucyjny nie jest stały, jak w innych przypadkach, ale jest zmienny w swoich czasach.
Badanie zegara ewolucyjnego może dać naukowcom lepszy pogląd na to, kiedy i dlaczego specjacja wystąpiła w niektórych częściach filogenetycznego drzewa życia. Te rozbieżności mogą dać wskazówki, kiedy miały miejsce ważne wydarzenia w historii, takie jak masowe wymieranie.