Sebuah mutasi adalah perubahan terwariskan pada urutan genomnya. Mutasi titik mengubah satu atau beberapa basa: sebuah substitusi mengganti satu basa dengan basa lain (sebuah transisi menukar purina dengan purina atau pirimidina dengan pirimidina, AG atau CT; sebuah transversi menukar kelasnya); sebuah insersi atau delesi menambah atau membuang basa. Di dalam urutan penyandi, sebuah substitusi disebut bisu kalau kodon barunya menetapkan asam amino yang sama, salah arti kalau ia menetapkan asam amino lain, tanpa arti kalau ia menciptakan sebuah henti; sebuah insersi atau delesi yang bukan kelipatan tiga menggeser rangka bacanya (pergeseran rangka baca) dan mengacaukan setiap kodon di hilirnya. Penataan ulang kromosom memindahkan ruas besar: delesi, duplikasi, inversi, translokasi antarkromosom. Mutasi genom mengubah cacah kromosomnya: aneuploidi (satu kromosom berlebih atau berkurang, seperti pada trisomi 21) dan poliploidi (seluruh perangkat tambahan). Mutasi pada sel soma hanya diwarisi keturunan sel itu; mutasi pada garis nutfah diwarisi keturunan organismenya, dan hanya mutasi inilah yang berarti bagi evolusi.
Contoh
Contoh 3.8 (Kekebalan yang berpindah)
Sebuah gen kekebalan lazimnya muncul sekali saja, lewat mutasi atau dari bakteri tanah yang membuat antibiotiknya, lalu mengembara: dari sebuah kromosom ke sebuah transposon, dari transposon ke sebuah plasmid konjugatif, dari plasmid menyeberangi spesies lewat konjugasi dan menyeberangi galur lewat transduksi, lalu kembali ke sebuah kromosom lewat transformasi. Plasmid yang mengusung lima atau enam kekebalan sekaligus (yang dirakit di dalam integron, yang menangkap kaset gen) ditemukan di Jepang pada 1950-an, beberapa tahun sesudah obatnya mulai dipakai; gen karbapenemase NDM-1, yang pertama kali terlihat pada 2008, mencapai setiap benua dalam tiga tahun di atas sebuah plasmid. Evolusi kekebalan sebagian besar bukanlah evolusi gen baru melainkan perpindahan gen lama.