Mikroevoluce je založena na změnách na molekulární úrovni, které způsobují, že se druh v průběhu času mění. Tyto změny mohou být mutace v DNA, nebo by to mohly být chyby, ke kterým dojde během mitóza nebo redukční dělení buněk ve vztahu k chromozomy. Pokud chromozomy nejsou správně rozděleny, mohou existovat mutace, které ovlivňují celou genetickou strukturu buněk.
Během mitózy a meiózy vychází vřeteno z centrálních a připojuje se k chromozomům na centroméře během fáze zvané metafáza. Další fáze, anafáza, najde sesterské chromatidy, které jsou drženy pohromadě centromérou roztažené k protilehlým koncům buňky vřetenem. Nakonec tyto sesterské chromatidy, které jsou navzájem geneticky identické, skončí v různých buňkách.
Protože sesterské chromatidy jsou vzájemně přesnými kopiemi, pokud se nerozdělují uprostřed, jsou některé geny duplikovány na chromozomu. Když jsou sesterské chromatidy natahovány do různých buněk, buňka s duplikovanými geny bude produkovat více proteinů a nadměrně exprimuje vlastnost. Druhá gameta, která tento gen nemá, může být fatální.
Pokud dojde během meiózy k chybě, která způsobí, že se část chromozomu odlomí a ztratí se to nazývá delece. Pokud k deleci dojde v genu, který je životně důležitý pro přežití jednotlivce, mohlo by to způsobit vážné problémy a dokonce i smrt pro zygotu vyrobenou z této gamety s delecí. Jindy část ztraceného chromozomu nezpůsobuje potomkům fatální následky. Tento typ vymazání mění dostupné vlastnosti v genový fond. Někdy jsou adaptace výhodné a během přirozeného výběru budou vybrány pozitivně. Jindy tyto delece skutečně oslabí potomstvo a zemřou dříve, než budou moci reprodukovat a předat nový gen, který se nachází v další generaci.
Když se část chromozomu odlomí, není vždy úplně ztracena. Někdy se část chromozomu připojí k jinému,homologní chromozom to také ztratilo kus. Tento typ chromozomové mutace se nazývá translokace. Přestože gen není úplně ztracen, může tato mutace způsobit vážné problémy tím, že budou geny kódovány na nesprávném chromozomu. Některé rysy potřebují blízké geny k vyvolání jejich exprese. Pokud jsou na nesprávném chromozomu, pak nemají ty pomocné geny, aby je mohli začít, a nebudou exprimovány. Je také možné, že gen nebyl exprimován nebo inhibován blízkými geny. Po translokaci nemusí být tyto inhibitory schopny zastavit expresi a gen bude transkribován a přeložen. Opět, v závislosti na genu, může to být pro daný druh pozitivní nebo negativní změna.
Další možností pro část chromozomu, která byla odlomena, se nazývá inverze. Během inverze se část chromozomu převrátí a znovu se připevní ke zbytku chromozomu, ale vzhůru nohama. Pokud geny nemusí být regulovány jinými geny přímým kontaktem, inverze nejsou tak závažné a často udržují chromozom řádně funkční. Pokud na druh nemá žádný vliv, inverze se považuje za tichou mutaci.