La teoría de la evolución está respaldada por evidencia bioquímica; muchas de las mismas moléculas y procesos bioquímicos ocurren dentro de todos los organismos vivos, desde bacterias unicelulares hasta humanos. Originalmente, los científicos no podían entender cómo comenzó el proceso de evolución, pero más tarde descubrieron que el ARN posee propiedades catalíticas.
El ARN catalítico puede hacer copias de sí mismo, permitiendo así que comience el proceso de evolución. A medida que este proceso evolucionó, el ADN se convirtió en el ácido nucleico principal responsable de la herencia. Se cree que las moléculas comunes y las reacciones químicas compartidas por todas las formas de vida surgieron en una etapa temprana del proceso de evolución.
Las secuencias de ADN de los organismos también muestran evidencia de ancestros comunes. Los organismos que son biológicamente similares poseen secuencias de ADN similares, mientras que los organismos que son biológicamente diferentes poseen diferentes secuencias de ADN. Independientemente, las secuencias de ADN de organismos que son menos biológicamente similares aún comparten características comunes, lo que indica que existe un "árbol de la vida".
Las proteínas vitales también muestran evidencia de descendencia común. Su presencia en todas las formas de vida indica que, al igual que otras moléculas comunes y reacciones químicas, las proteínas fueron algunos de los bloques de construcción originales de la vida. Pseudogenes hereditarios, el ADN que no funciona y no tiene ningún propósito observable, también es evidencia que apoya la teoría de la evolución.