Natūrali atranka yra teorija, kurią iš pradžių išpopuliarino Charlesas Darwinas. Remiantis šia teorija, gyvūnai natūralioje aplinkoje laikui bėgant keičiasi, nes išsaugomos naudingos savybės, o savybės, kurios nekelia rūšies, pamažu išraunamos. Žmonės kartais painioja šią teoriją su evoliucija; Tiesą sakant, tai tik vienas iš šiuolaikinės evoliucinės sintezės komponentų, paaiškinančių, kaip rūšys vystosi ir keičiasi laikui bėgant.
Remiantis Darvino teorija, paskelbta 1859 m. žurnale „Rūšių kilmė“, atsižvelgiant į bet kokią gyvūnų populiaciją, gali būti įvairių bruožų. Jei gyvūnas išsiugdo savybę, kuri padeda jam išgyventi, bus didesnė tikimybė, kad šis bruožas bus perduotas ateities kartoms, o tai galiausiai lems to bruožo išplitimą, kai veisiasi nuoseklios kartos. Dėl to laikui bėgant gali atsirasti visiškai nauja rūšis.
Vienas klasikinis natūralios atrankos pavyzdys yra pipirinė kandis Anglijoje. Kai įvyko pramonės revoliucija, į orą pateko didžiulis anglies ir kitų dalelių kiekis, todėl kai kurių gamyklų medžiai pajuodo. Baltųjų pipirų kandys ryškiai išsiskyrė nuo medžių kamienų, todėl jie buvo lengvi paukščių taikiniai, o tamsesnės kandys galėjo likti paslėptos, perduodamos tamsios spalvos genus ateities kartoms, nes gyveno pakankamai ilgai, kad galėtų veistis. Ilgainiui populiacija iš esmės tapo tamsesnė, o šis procesas pasikeitė, kai Anglija pradėjo diegti švaraus oro standartus, mažindama taršą ir leido medžiams grįžti į natūralesnį atspalvį, palankų blyškioms kandims.
Darvinas natūralią atranką palygino su dirbtine atranka, kurią demonstruoja žmonės, kai jie veisiasi augalus ir gyvūnus dėl naudingų savybių. Nors Darvinas nesuprato genetikos, jis žinojo, kad tokie žmonės kaip žirgų augintojai sugeba išryškinti geriausias gyvūnų kartos savybes ir kad panašus procesas turi vykti gamtoje.
Viena iš pagrindinių problemų, susijusių su natūralia atranka kaip atskira teorija, yra ta, kad tai reikštų, kad rūšys laikui bėgant turėtų tapti vienalytės, nes genofonde dominuoja teigiamų savybių turintys gyvūnai. Kaip rodo didžiulė daugumos rūšių įvairovė, taip nėra dėl tokių dalykų kaip genetinis dreifas ir spontaniškos mutacijos, kurios užtikrina, kad genų fondas netaptų pernelyg supaprastintas.
Nors vien Darvino teorijos nepakako evoliucijos procesui paaiškinti, ji padėjo pagrindą, o XX amžiaus mokslininkai XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje ja rėmėsi, kad sukurtų išsamesnę tarpusavyje susijusių paveldėjimo teorijų seriją. Natūrali atranka veikia įvairiais lygmenimis – nuo antibiotikams atsparių bakterijų vystymosi iki skirtingose aplinkose gyvenančių gėlių spalvų svyravimų.