Teoria ta wykazała, że ewolucja jest wynikiem zmian w częstościach alleli w populacjach w czasie, zachodzących pod wpływem mechanizmów takich jak dobór naturalny, mutacje, dryf genetyczny, migracje oraz rekombinacja genów. Współczesna synteza pokazała, że te mikroewolucyjne procesy, działające w obrębie populacji, mogą w dłuższej skali czasowej prowadzić do powstawania nowych gatunków (makroewolucji).
Podstawą teoretyczną syntezy stały się :
1)genetyka populacyjna, opisująca zmiany częstości genów w populacjach w sposób matematyczny,
2)centralny dogmat biologii molekularnej, zgodnie z którym informacja genetyczna przekazywana jest wyłącznie z genów do cech organizmu (a nie odwrotnie),
3) empiryczne potwierdzenie działania doboru naturalnego w warunkach naturalnych.
Współczesna synteza doprowadziła do powstania nowych koncepcji i dziedzin badań, takich jak dobór krewniaczy, dostosowanie włączne, dobór stabilizujący, a także biogeografia wysp. Ugruntowała także zrozumienie, że ewolucja jest procesem ciągłym, w którym różnorodność biologiczna powstaje i utrzymuje się dzięki interakcji między zmiennością genetyczną a presją środowiskową.
Nowoczesna synteza ewolucyjna tworzy ramy pojęciowe dla współczesnej teorii ewolucji biologicznej i biologii w ogóle.