Mikroevolutsioon põhineb muutustel molekulaarsel tasemel, mis põhjustavad liikide muutumist aja jooksul. Need muutused võivad olla mutatsioonid DNA-s, või võivad need olla vead, mis juhtuvad mitoos või meioos seoses kromosoomid. Kui kromosoome ei jaotata õigesti, võivad esineda mutatsioonid, mis mõjutavad rakkude kogu geneetilist ülesehitust.
Mitoosi ja meioosi ajal väljub spindl tsentrioolidest ja kinnitub metafaasiks kutsutud etapis tsentromeeris kromosoomide külge. Järgmine etapp, anafaas, leiab õdekromatiidid, mida hoiab koos tsentromeer, mis on spindli abil lahutatud raku vastaskülgedele. Lõpuks satuvad need õdekromatiidid, mis on üksteisega geneetiliselt identsed, erinevatesse rakkudesse.
Kuna õdekromatiidid on üksteise täpsed koopiad, kui need ei jagune keskel, siis dubleeritakse mõned geenid kromosoomis. Kuna õdekromatiidid tõmmatakse erinevatesse rakkudesse, hakkab dubleeritud geenidega rakk tootma rohkem valke ja see omadus üleekspresseeruma. Teine sugurakk, millel seda geeni pole, võib lõppeda surmaga.
Kui meioosi ajal tehakse viga, mis põhjustab osa kromosoomi katkemist ja kadumist, nimetatakse seda deletsiooniks. Kui deletsioon toimub geeni sees, mis on inimese ellujäämiseks ülioluline, võib see deletsioonist põhjustada sellest sugurakust valmistatud zügooti tõsiseid probleeme ja isegi surma. Teinekord ei põhjusta kadunud kromosoomi osa järglaste surma. Seda tüüpi kustutamine muudab saadaval olevaid tunnuseid geenivaram. Mõnikord on kohandused soodsad ja valitakse loodusliku valiku ajal positiivselt. Teinekord muudavad need kustutused järglased nõrgemaks ja nad surevad enne, kui nad saavad uue geeni paljundada ja järgmisele põlvkonnale edasi anda.
Kui tükk kromosoomi puruneb, ei kaota see alati täielikult. Mõnikord kinnitub kromosoomi tükk teise, mittehomoloogne kromosoom mis on ka tüki kaotanud. Seda tüüpi kromosoomi mutatsiooni nimetatakse translokatsiooniks. Ehkki geen pole täielikult kadunud, võib see mutatsioon põhjustada tõsiseid probleeme, kui geenid kodeeritakse valele kromosoomile. Mõned tunnused vajavad ekspressiooni esilekutsumiseks läheduses asuvaid geene. Kui nad asuvad vales kromosoomis, siis neil pole neid abistavaid geene, et neid käivitada ja neid ei ekspresseerita. Samuti on võimalik, et geeni ei ekspresseeritud ega inhibeeritud läheduses asuvate geenide poolt. Pärast translokatsiooni ei pruugi need inhibiitorid ekspressiooni peatada ja geen transkribeeritakse ja transleeritakse. Jällegi, sõltuvalt geenist, võib see olla liigi jaoks positiivne või negatiivne muutus.
Teine võimalus kromosoomi tüki jaoks, mis on lahti murtud, nimetatakse inversiooniks. Inversiooni ajal libiseb kromosoomi tükk ümber ja kinnitatakse uuesti ülejäänud kromosoomi külge, kuid tagurpidi. Kui geene pole vaja otsese kontakti kaudu reguleerida teiste geenidega, pole inversioonid nii tõsised ja hoiavad kromosoomi sageli korralikult töös. Kui liikidel puudub mõju, loetakse inversioon vaikseks mutatsiooniks.