หลังจากยุคโรแมนติค ทฤษฎีของดาร์วินก็ยังเป็นที่ถกเถียงถึงความถูกต้องและความเป็นไปได้เรื่อยมา มีทั้งกลุ่มผู้สนับสนุนและคัดค้าน จนกระทั่งในปีพ.ศ.2478 เป็นต้นมาจนถึงปัจจุบัน ถือว่าเป็นยุคโมเดิร์นซินเทซีสของแนวคิดเรื่องวิวัฒนาการ มีความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเกิดขึ้นมากมายโดยเฉพาะสาขาวิชาพันธุศาสตร์ การศึกษาเรื่องวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตจึงได้นำทฤษฎีการคัดเลือกตามธรรมชาติของดาร์วินมาผสมผสานกับความรู้วิชาการด้านอื่นๆ เช่น บรรพชีวินวิทยา (palaeontology) อนุกรมวิธาน (taxonomy) พันธุศาสตร์ (genetics) และชีวภูมิศาสตร์ (biogeography) โดยเฉพาะการนำความรู้ด้าน
พันธุศาสตร์ประชากรมาประยุกต์ใช้ในการอธิบายวิวัฒนาการยุคใหม่ ทำให้เกิดทฤษฎีที่เรียกว่า ทฤษฎีวิวัฒนาการสังเคราะห์ (synthetic theory of evolution) ซึ่งเกิดขึ้นในช่วง
พ.ศ.2463-2473

          ทฤษฎีวิวัฒนาการสังเคราะห์จะเน้นถึงความสำคัญของประชากรซึ่งถือเป็นหน่วยสำคัญของวิวัฒนาการ สิ่งมีชีวิตแต่ละตัวในกลุ่มประชากรจะมีความแปรผันแตกต่างกัน การแปรผันทางพันธุกรรมใดที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม จะทำให้สิ่งมีชีวิตนั้นสามารถอยู่รอดและสืบพันธุ์ถ่ายทอดลักษณะดังกล่าวไปสู่ลูกหลานรุ่นต่อไปได้ จึงถือได้ว่า
สิ่งแวดล้อมนับเป็นปัจจัยสำคัญในการคัดเลือกประชากรที่เหมาะสมให้ดำรงอยู่ได้ในสภาพแวดล้อมนั้น