Теория микроэволюции изучает эволюционные процессы в популяциях, приводящие к образованию двух или нескольких новых видов от одного предкового. Экспозиция зала включает четыре темы. Первый раздел рассказывает о разных формах и механизмах возникновения наследственной изменчивости, служащей материалом для эволюционных изменений. Индивидуальная наследственная изменчивость ставит особей одного вида в неравное положение в условиях борьбы за существование, в чем и заключается действие естественного отбора. О борьбе за существование и естественном отборе, об адаптациях — основном эволюционном результате действия естественного отбора — рассказывает экспозиция второго раздела. Естественный отбор может по-разному действовать в разных популяциях вида, что приводит к формированию географической изменчивости, а со временем — и к возникновению новых видов. Подробно об этих процессах рассказывает экспозиция раздела «вид и видообразование». После того, как процесс видообразования завершен, особи новоявленных видов получают возможность сосуществовать в пределах единого сообщества. Заключительный раздел зала рассказывает о разных типах взаимоотношений между видами в сообществах и о том, как эти взаимоотношения приводят к формированию целостности и устойчивости всего сообщества.