Mikroevolúcia je založená na zmenách na molekulárnej úrovni, ktoré spôsobujú zmenu druhov v priebehu času. Tieto zmeny môžu byť mutácie v DNAalebo by to mohli byť chyby, ku ktorým dôjde počas mitosis alebo meiosis vo vzťahu k chromozómy. Ak chromozómy nie sú správne rozdelené, môžu existovať mutácie, ktoré ovplyvňujú celé genetické zloženie buniek.
Počas mitózy a meiózy vreteno vychádza z centiolov a prichádza k chromozómom na centromere v štádiu nazývanom metafáza. V ďalšej fáze, anafáza, sa nájdu sesterské chromatidy, ktoré sú držané pohromade centromérou vytiahnutou od seba na protiľahlé konce bunky vretenom. Nakoniec tie sesterské chromatidy, ktoré sú navzájom geneticky totožné, skončí v rôznych bunkách.
Pretože sesterské chromatidy sú navzájom presnými kópiami, ak sa nerozdeľujú uprostred, niektoré gény sa duplikujú na chromozóme. Keď sú sesterské chromatidy vtiahnuté do rôznych buniek, bunka s duplikovanými génmi bude produkovať viac proteínov a nadmerne exprimuje znak. Druhá gameta, ktorá tento gén nemá, môže byť fatálna.
Ak sa počas meiózy urobí chyba, ktorá spôsobí, že sa časť chromozómu odlomí a stratí sa, nazýva sa to delécia. Ak k delécii dôjde v géne, ktorý je životne dôležitý pre prežitie jednotlivca, mohlo by to spôsobiť vážne problémy alebo dokonca smrť zygoty vyrobenej z tejto gamety s deléciou. Inokedy stratená časť chromozómu nespôsobí potomstvu smrteľnosť. Tento typ vymazania zmení dostupné vlastnosti v systéme génový pool. Niekedy sú prispôsobenia výhodné a počas prirodzeného výberu sa vyberú pozitívne. Inokedy tieto delécie skutočne oslabia potomkovia a odumrú skôr, ako budú schopné rozmnožiť sa a odovzdať nový gén stanovený ďalšej generácii.
Keď sa zlomí chromozóm, nie je vždy úplne stratený. Niekedy sa časť chromozómu pripojí k inému, niehomológny chromozóm to tiež stratilo kus. Tento typ chromozómovej mutácie sa nazýva translokácia. Aj keď gén nie je úplne stratený, táto mutácia môže spôsobiť vážne problémy tým, že sa gény kódujú na nesprávny chromozóm. Niektoré črty potrebujú blízke gény na vyvolanie ich expresie. Ak sú na nesprávnom chromozóme, potom nemajú pomocné gény, aby ich mohli začať a nebudú exprimované. Je tiež možné, že gén nebol exprimovaný alebo inhibovaný blízkymi génmi. Po translokácii nemusia byť tieto inhibítory schopné zastaviť expresiu a gén bude transkribovaný a translatovaný. Opäť, v závislosti od génu, môže ísť o pozitívnu alebo negatívnu zmenu druhu.
Ďalšou možnosťou pre zlomený chromozóm sa nazýva inverzia. Počas inverzie sa časť chromozómu preklápa a stáva sa znova pripojenou k zvyšku chromozómu, ale hore nohami. Pokiaľ gény nemusia byť regulované inými génmi priamym kontaktom, inverzie nie sú také závažné a často udržiavajú chromozóm správne fungovanie. Ak na druh nemá žiadny vplyv, inverzia sa považuje za tichú mutáciu.