Wśród kluczowych założeń nowoczesnej syntezy należy wymienić:
Dobór naturalny jako główny mechanizm ewolucji: najważniejszym, kierującym lub twórczym czynnikiem ewolucji jest dobór naturalny, który jako jedyny wyjaśnia, dlaczego cechy organizmów są dopasowane do właściwości ich środowisk (adaptacja). Dziedziczenie: Geny stanowią jedyny ogólny system dziedziczenia. Cechy nabyte nie są dziedziczone. Losowe zmiany: Nie istnieje związek między kierunkiem, w którym zachodzą mutacje (a więc kierunkiem dostarczania nowych wariantów fenotypowych), a kierunkiem, który prowadziłby do zwiększenia dostosowania (fitness). Gradualizm: ewolucja poprzez mutacje o dużych efektach jest mało prawdopodobna, ponieważ takie mutacje mają zwykle destrukcyjne efekty plejotropowe. Zmiany fenotypowe zachodzą zazwyczaj małymi krokami, prowadząc do stopniowych zmian ewolucyjnych. Gen jako nośnik ewolucji (paradygmat genocentryczny): ewolucja wymaga i jest często definiowana jako zmiana częstości alleli (genów). Populacje ewoluują poprzez zmiany w częstościach genów spowodowane przez dobór naturalny, dryf genetyczny, mutacje i przepływ genów. Makroewolucja: Wzorce makroewolucyjne są wyjaśniane poprzez mikroewolucyjne procesy doboru, dryfu, mutacji i przepływu genów.