Evoluutioteoriassa sopeutuminen on biologinen mekanismi, jolla organismit sopeutuvat uusiin ympäristöihin tai nykyisen ympäristön muutoksiin. Vaikka tiedemiehet keskustelivat sopeutumisesta ennen 1800-lukua, vasta sitten Charles Darwin ja Alfred Russel Wallace kehittivät luonnollisen valinnan teorian. organismeja muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Kehittäessään evoluutioteoriaa luonnollisen valinnan avulla Wallace ja Darwin molemmat ylittivät yksinkertaisen sopeutumisen selittämällä organismien sopeutumista ja kehittymistä. Luonnollisen valinnan idea on, että siirrettävät piirteet antavat organismien sopeutua ympäristöön paremmin kuin muut saman lajin organismit. Tämä mahdollistaa paremman selviytymisen ja lisääntymisen verrattuna muihin lajin jäseniin, mikä johtaa evoluutioon.

Organismit voivat sopeutua ympäristöön eri tavoin. He voivat sopeutua biologisesti, eli ne muuttavat kehon toimintoja. Esimerkki biologisesta sopeutumisesta voidaan nähdä korkealla elävien ihmisten, kuten Tiibetin, ruumiissa. Tiibetiläiset menestyvät korkeudessa, jossa happitaso on jopa 40 prosenttia matalampi kuin merenpinnalla. Heikon ilman hengittäminen saisi useimmat ihmiset sairastumaan, mutta tiibetiläisten ruumiissa on tapahtunut muutoksia kehon kemiassa. Suurin osa ihmisistä voi selviytyä suurilla korkeuksilla lyhyen aikaa, koska heidän ruumiinsa nostavat hemoglobiinitasoa, proteiinia, joka kuljettaa happea veressä. Jatkuvasti korkeat hemoglobiiniarvot ovat kuitenkin vaarallisia, joten kohonneet hemoglobiinipitoisuudet eivät ole hyvä ratkaisu korkealla eloonjäämiseen pitkällä aikavälillä. Tiibetiläisillä näytti olevan kehittyneitä geneettisiä mutaatioita, jotka antavat heille mahdollisuuden käyttää happea paljon tehokkaammin ilman ylimääräisen hemoglobiinin tarvetta.

Organismit voivat myös osoittaa käyttäytymissopeutumista. Yksi esimerkki käyttäytymisen sopeutumisesta on, kuinka keisaripingviinit Etelämantereella väkijoukkojen kesken jakavat lämpöä keskellä talvea.

Ennen evoluutioteorian kehittämistä sopeutumista tutkineisiin tutkijoihin kuului Georges Louis Leclerc Comte de Buffon. Hän oli ranskalainen matemaatikko, joka uskoi, että organismit muuttuivat ajan myötä sopeutuen maantieteellisen sijaintinsa ympäristöihin. Toinen ranskalainen ajattelija, Jean Baptiste Lamarck, ehdotti, että eläimet voisivat sopeutua, siirtää sopeutumisensa jälkeläisilleen ja siten kehittyä. Hänen esittämässään esimerkissä kirahvien esi-isät ovat saattaneet sopeutua lyhyiden puiden ruokapulaan venyttämällä kaulaansa saavuttaakseen korkeammat oksat. Lamarckin ajattelussa niskaansa ojentaneen kirahvin jälkeläiset perivät sitten hieman pidemmän kaulan. Lamarck teorioi, että kirahvin elinaikana hankittu käyttäytyminen vaikuttaisi sen jälkeläisiin. Se oli kuitenkin Darwinin käsite luonnollisesta valinnasta, jossa suotuisat piirteet, kuten pitkä kaula kirahvissa, eivät eläneet hankittujen taitojen vuoksi, vaan siksi, että vain kirahvit, joilla oli riittävän pitkä Kaula ruokkiakseen selviytyi riittävän kauan lisääntymiseen. Luonnollinen valinta tarjoaa siten pakottavamman mekanismin sopeutumiseen ja evoluutioon kuin Lamarckin teoriat.