המחקר האבולוציוני אוסף נתונים ותצפיות, מציע השערות, מייצר מודלים ודן בתוצאות של עמיתים. כל הפעילות הזו היא חלק ממחקר מדעי המתנהל בדיוק כמו כל תחום מדע אחר.
להלן חלק מהשאלות שביולוגים חוקרי אבולוציה שואלים:
* האם אבולוציה מתרחשת כתהליך הדרגתי איטי או בקפיצות מהירות?
* מדוע קבוצות (קליידים) מסוימות מגוונות מאוד ואחרות דלות?
* כיצד האבולוציה מייצרת תכונות חדשות ומורכבות?
* האם יש מגמות באבולוציה, ואם כן, אילו תהליכים מייצרים אותן?