达尔文的进化论是一套渐进式（Gradualism）的理论。达尔文理论认为：自然选择必须靠极度微小并对生物有利的遗传改变，长期不断地累积才能发挥作用。他给赖尔（Charles Lyell）的信中说:“如果我的自然选择论必须借助……突然进化的过程才能说得通的话，我将弃之如粪土。……如果在任何一个步骤中，需要加上神奇的进步，那自然选择论就不值分文了。”主张进化论的人说，每次的遗传改变必须是极其微小甚至是不能觉察的改变，经过漫长的自然选择，动植物才渐渐进化出新种来。高等动物是由低等动物进化而来，生物界全体的关系好比是一棵大树，同出一源，低等的生物好比树根，高等的种类好比树枝，如此这般，进化是连续不断的，渐渐改进的。这是生物学上有名的“进化树”。 首先的挑战来自于考古学发现。如果生物的产生真的如达尔文进化论那样，从一种简单低等生物进化到另一种复杂较高等生物，中间必须经过无数代具有微小差异的不同形态的生物，但是，迄今为止，考古学并没有这样的发现，任何种类的生物都是各从其类，找不到任何中间生物。进化论说动物演化过程是这样的：原始的单细胞微生物、多细胞微生物、海中低等生物、有壳生物、鱼类、两栖类、爬虫类、鸟类、哺乳类、灵长类、猿、人类。考古从来就没有发现介于两类之间的生物，那么从一类进化到高的另一类，是如何慢慢进化的？如何解释这些“失落的环节”？ 例如，经过100多年的考古发现，如果人类是由类人猿进化而来的，那么从类人猿到今天人类的各个阶段历史时期，都应该有其特征的证据——包括各阶段的化石和相应的文化遗址、工具等。可是类人猿时代的化石找到了，人类的化石找到了，而从类人猿进化到人类中间阶段的化石却没有。如果这样的话，所谓人从类人猿进化来的假说只能成为空中楼阁。1892年“嘉伯人”的例子曾经轰动一时。考古学家杜波瓦在嘉伯发现了一块很象猿的头盖骨的骨片，在40英尺以外又发现了一块大腿骨。所以他说，显然这是属于同一个生物的。这个生物象人一样直立行走，又具有猿一样的头骨，这一定就是那个过渡环节。但后来证实这分别属于是一百万年前一起生活在嘉伯的一个猿和一个人。由唐纳德．乔汉森在东非大裂谷发现的 “露西”，曾被认为是早已消失的人和猿的共同祖先，但现在科学家已经鉴定其为一种绝种的猿，属于“南方古猿阿法种”，跟人没有关系 。
再举个例子，在长达38亿年的化石记录中，最令人费解的是“寒武纪生命大爆发”（Cambrian Life’s Explosion）或称作“寒武纪生命大爆炸”（Cambrian Life's Big Bang），指绝大多数动物门类在寒武纪就象“爆炸”一样突然出现）。1995年5月25日《人民日报》海外版刊登了纽惟恭的报道:《澄江化石生物群研究成果瞩目》，他指出，“寒武纪生命大爆炸”是全球生命演化史上突发性重大事件，对其进行深入研究，可能动摇传统的进化论。1995年7月19日《人民日报》又发表《向进化论挑战的澄江化石》一文。作者丁邦杰指出，达尔文进化论的中心论点是：生物种是逐渐变异的。但是距今5.3亿年的寒武纪早期，地球的生命存在形式突然出现了从单样性到多样性的飞跃。
“中国澄江化石群”的考古发现引起世界媒体的强烈关注，震惊考古、生物学界。澄江化石群属于早寒武世化石（前5.5亿年），此外在加拿大布尔吉斯发现中寒武世的页岩（前5.3亿年），其中也有生命“爆发”的大量地质资料。可见，在寒武纪（约前5.7亿～前5亿年），几乎所有的已知动物门类都有了各自的代表。而在寒武纪之前，不仅多细胞生物化石非常稀少，而且在以埃迪卡拉动物群为代表的、迄今所发现的新元古代的各种化石中，尚无一种可以确认为已知动物门的祖先。也就是说，绝大多数动物门类是在寒武纪突然出现的，按照达尔文的生物进化论，寒武纪出现多细胞动物必然在其前经历了一个漫长的早期演化过程，然而事实上到目前为止，我们还没有找到任何这个中间演变过程的证据 。化石记录不完全吗？但是要知道化石记录是随机的，为什么单单就漏掉了中间环节呢？
美国加州大学伯克利分校法学教授詹腓力（Phillip Johnson），是誉为最有资格批判进化论的人。因为他曾任美国大法官华伦(Warren)的助手，他的专长是分析明辨律师在辩论时所用的词藻和逻辑。当他读到进化论的文献时，马上发现里面充满逻辑上有问题的雄辩与遁辞。所以他以法官的身份，多次质问：“我们怎样才能知道‘进化论’是真实的？确凿的证据何在？”他在自己写的一本书《审判达尔文》（Darwin on Trial）中做了这样的总结：“化石向我们展示的都是突然出现的有机体，没有逐步进化的任何迹象……这些有机体一旦出现，基本上就不再变了，哪怕过了几百万年，不管气候环境如何变化。如果达尔文的理论成立，这些条件本应该引起物种的巨大变化” 。
其次，从进化论的分子基础看，进化论认为，生物的基因基本上很固定，但偶然间会产生突变，会产生与上一代略异的个体，并且此种特性又可以传给下一代，因此代代相传，差异性就愈来愈大，因此突变就是进化论的证据。然而，根据统计，百分之九十九以上的突变都是不正常的、有害的、有缺陷的，甚至是致命的，并不是有益的、合适的、积极性的变化 。而且突变后的个体常常在自然环境中活不久，所以生物的突变只是少数，不是多数，突变是退化而不是进化。生物会有突变，然而也只是在大小、颜色等方面的改变，其基本构造仍无改变。例如蛇可以因突变而成为全身雪白的蛇、果蝇可以因突变而成为大型果蝇、乌龟可以因突变而变成花壳龟……然而不管如何突变，这些生物仍然是原来自己那一种属，不会变成高一等的其它种属生物。
许多学者从基因突变发生的几率出发，计算出了产生新物种的概率，发现小得惊人。美国生物化学家贝希以血液凝固的一系列生物化学机制为例，讲述如此复杂精密的生命现象不可能是进化出来的。其中一个蛋白（TPA）产生的机率是1/10的18次幂，至少需要100亿年才能发生。如果同时进化出和它相互作用的蛋白，机率就是1/10的36次幂……他说：“很可惜，宇宙没有时间等待” 。
中国也有学者给出了基因突变产生新物种的概率公式：
P＝（M·C·L·B·S）N
M为一个物种的某个体发生了突变的机率（只有1/1000）；C为突变基因与自身其它基因在不同层次的产物上可以相容的概率（宽松估计1/100）；L表示在生存竞争中该个体能够存活，且有繁殖的机会（1/10）；B表示该突变恰好有纵向进化的意义，即是有益的的进化（事实上绝大多数突变都是有害的，姑且估计为1/1000）；S表示突变基因在种群中能够稳定下来并扩大的概率（1/100）；N表示新物种的出现需要一系列的基因的个数，假设要10个（N＝10，事实上新物种比旧物种基因差异的个数远大于10个），这样进化一个新物种的概率为：
P＝（1/1000·1/100·1/10·1/1000·1/100）10 = 10-110
假定此种群每年繁殖1000代，每代种群个体总数为1010估计，相应的进化一个新物种所需要的时间要1097年，而目前认为的宇宙的年龄只有200亿年（2′1010年），可见通过基因突变产生新种几乎是不可能的。
近年来，分子生物学的深入发展，在分子水平上研究进化成了一个新方向。开始人们认为用生物分子的序列差异可以推算进化的时间，比较分子的差异程度，可以确定进化关系。这成了进化一个有利的证据。然而，进一步的发展却搞乱了进化体系。因为研究不同分子的序列会得出不同的进化谱系。98年Science杂志上，分子遗传学家彭尼斯（Elizabety Pennisi）指出：“按照新顺序的微生物基因组相比较，就使整齐的生命之树陷入混乱，从而对所有生命的分类引起了怀疑。”费尔德曼（Robert Feldman）总结到：“用什么样的基因，就会产生什么样的进化位置” 。如果进化是事实，必然存在一个有序的演化过程，可是分子生物学的深入研究却表明不存在这样的进化体系，完全是混乱的关系，那么进化怎么可能存在呢？
现代的进化论的一支:“新达尔文主义”（Neo-Darwinism）是19世纪末，而后于20上半叶，由孟德尔、魏斯曼、摩尔根学派发展起来的 。德国生物学家魏斯曼认为生物体由专司生殖功能的种质（Germ Plasm）和专司其它功能的体质组成。种质具有连续性、独立性，不受体质与环境的影响。自然选择的对象便是种质。是生物进化的唯一机理，反对旧达尔文进化论中把用进废退、获得性遗传的拉马克观点作为生物进化的辅助因素，认为进化是一个没有指导、没有计划、没有目的、非人格化、不可预测、完全自然的过程。此理论的种质说与体细胞内也有遗传物质的事实不符。面对大量的挑战进化论的考古事实，新达尔文主义者仍然拿不出确凿的中间进化过程的证据。