La Evolución Molecular busca una caracterización experimental y teórica de los mecanismos evolutivos a nivel molecular, desde sus inicios se ha encargado de analizar el origen de las biomoléculas, en especial de los ácidos nucleicos y su variación a través del tiempo. Inicialmente los análisis se realizaban con secuencias de genes, midiendo su tasa de cambio, comparando entre especies e incluso entre organismos no relacionados, a medida que se han dado el mejoramiento de las técnicas de secuenciación se ha tenido acceso a una amplia gama de genes y de genomas que representan un reto en el desarrollo de la disciplina, que tiene cada vez más campos de estudio, entre los cuales se puede contar el origen de las moléculas, específicamente la relación secuencia-estructura-función en el RNA; la relación genotipo – fenotipo en diferentes modelos biológicos; modelos de evolución y adaptación molecular y  la evolución del genoma entre otros.  

En el avance de la Evolución Molecular ha estado involucrado otras ramas de las ciencias, entre las principales estaría la biología molecular, la bio-matemáticas, la genética de poblaciones y la bioinformática; Así mismo, los desarrollos en esta disciplina son un soporte para las discusiones que se están dando en los campos de la genómica, la proteómica y la metabólica.