达尔文进化论的中心思想是自然选择或物竞天择。主要是说，生物都不断发生变异，不断产生新的性状。有的变异更具有竞争能力，有的则不利于生存。这样，在众多的变异中，适合环境的物种就被保留下来，不适应者就被淘汰，即所谓适者生存。久而久之，生物就不断由低级向高级进化。可是，达尔文关于自然选择的观点面临着越来越多的理论上和实践中的难题。
进化的原料和动力
分子生物学兴起后，一些学者开始寻求进化论的理论基础。他们认为，因为在自然界，生物的基因在不断发生突变（mutation），基因突变导致生物性状发生变异。也就是说，基因突变是进化的原材料，自然选择则是进化的动力。这种被称之为“新达尔文主义”的论点咋一听很有道理，但却经不住推敲。的确，基因突变的现象是普遍存在的，但突变的速率很低，在每一代中只有10-4～10-6。更重要的是，这些突变中99％以上都是致死的或有害的。这种有害的突变为何能成为进化的原料呢？
有人会争辩说，虽然99％的突变有害，总有1％或千分之一的基因突变是有益的；这些有益的基因突变经漫长岁月即可导致进化。这种争议是缺乏根据的。前面已谈到，即使以每秒钟十万次的重组速率，三百亿年中尚无法自然形成一个最原始的生命的DNA分子，在短短的几十亿年的地球历史（姑且说有几十亿年之久）中，以这样低的无害的基因突变速率怎么可能完成从细胞到人的进化过程呢？
把自然选择作为进化的动力，理论上也讲不通。自然选择只是使适者生存。自然选择只是一个被动的“筛”而已，并无主动的导向的功能。物种变异加上自然选择，可能增加物种横向的多样性。如象一支白毛鸡演化为黄毛、花毛鸡等。这些鸡处于同一“进化”水平，只在横向增加了亚种、变种等。但自然选择没有把生物纵向地由低等进化到高等的功能。正象前文谈到的，这种由单到繁的进化过程是违反热力学第二定律的。自然选择本身既没有能量转换系统又无蓝图或指令系统，故暂时逆热力学定律而导致生物进化是不可能的。
进化方式：连续性还是跳跃式？
按照达尔文的自然选择思想，物种的变化是各种微小变化的累积，进化应该是连续不断的。但这种设想显然与实际情况不符。在自然界，各类生物之间都是有明显区别的。如果进化是连续的，生物分类将无法进行。现行的分类法就是根据各生物类群间差异的大小将它们分为门、纲、科、属一种等类的。这种分类单位不完全是分类学家主观的意念，也有客观标准。比如说，关于“种”的生物学定义，其中一条便是，种间杂交不能产生后代或即使产生后代，后代却没有生殖能力。马和驴交配后可以生骡子，狮、虎杂交也可生子，但皆无生育能力。所以，马和驴，狮和虎是属于不同生物种的。现存生物类种间的明显区别与连续进化的学说是矛盾的。
是不是那些在连续进化中产生的中间类型因不适合环境而死亡，因而导致现存生物属、种之间性状的不连继性？假如果真如此，一定会有相当数量的中间类型的生物的遗体在化石中保存下来。然而，化石记录中所看到的，也同样是物种性状的不连续性。地质学中各种地层和地质时代的划分主要是根据所谓“标准化石”。标准化石的特点是数量多、分布广、易于认别和只存在于较短的地质时期之中。由于不同层次的地层的标准化名全然不同，地层的划分、不同国家、地区的地层之间的比较、等同才有可能。如果化石的性状是连续性渐变的，地层和地质年代的划分就无从谈起。
除了在实践中暴露出的无法调和的矛盾外，进化的方式问题的争论更反映了进化论者在进化理论方面的严重分歧。大家都知道，很多生物器官都需要各种恰到好处的配合才能正常发挥功能。眼睛就是最好的例子。眼睛由眼睑、睫毛、眼膜、晶状体、视网膜等精细的结构组成，有感光细胞将光刺激转化为电讯号并将它们迅速传到脑部，在脑的指挥下使眼能迅速和准确地对外界刺激作出反应。眼睛的功能是任何最高级的照相机无法企及的。但按进化论的观点，眼睛的结构与功能也是一点点地进化来的。可是，眼睛的各部分以及它与大脑的联系等怎么都那么凑巧地同时进化到这样准确的程度使眼睛有正常的功能呢？其中任何一部分配合稍差一点，眼睛就无法起作用。试想，在进化过程中，10％，50％，甚至99％进化程度的眼睛如何发挥功能呢？眼睛的形成，是很难用进化来解释的。
达尔文本人对此也相当困惑。在他的著名的《物种起源》（OriginofSpecies）一书的第六章＜理论的难题＞（DifficultiesoftheTheory）的“极其完美和复杂的器官”（OrgansofExtremePerfectionandComplication）这一节中，他直言不讳地写到，“眼睛有调节焦距、允许不同采光量和纠正球面象差和色差的无与伦比的设计。我坦白地承认，认为眼睛是通过自然选择而形成的假说似乎是最荒谬可笑的。”
（TosupposethattheeyewithallitsInimitablecontrivancesforadjustingthefocustodifferentdistances，foradmittingdifferentamountsoflight，andforthecorrectionofsphericalandchromaticaberration，couldhavebeenformedbynaturalselection，seems，Ifreelyconfess，absurdinthehighestdegree．）
在《物种起源》发表以后，他坦诚道，“到目前为止，每次想到眼睛，我都感到震骇。”其实何止是眼睛呢，脑部、心脏、消化系统、循环系统、神经系统、生殖系统等也都是非常精密、复杂的，也是一点差错也不允许的，同样也很难用自然选择来解释。
基于这种理论上的困难和中间型物种的缺乏，全力支持达尔文的赫胥黎（ThomasH．Huxley）曾私下多次劝告达尔文接受跳跃式的进化观点，并警告说，“你这样毫无保留地接受自然界绝无大跃进的观点，使你陷入不必要的困难之中。”但按达尔文的看法，大跃进（或大突变）进化，如眼睛的突然形成，就等于是一个神迹。而达尔文深知，他的学说最具吸引力、最独到的地方乃是摒弃一切超然主义，用纯自然的观点解释生物的起源，他只有用渐进、微小的变化来解释复杂的大变化，才能持守他这种彻底的唯物主义立场。他明确地说：“如果有人能证明，任何现有的复杂器官，不可能是从无数连续的、微小的突变而来，我的学说就得完全瓦解了。”他给他的朋友、著名地质学家赖尔（CharlesLyell）的信中对跳跃式进化的观点持严厉批评的态度，“如果我的自然选择理论必须借重这种突然进化的过程才能说得通，我将弃之为粪土。……如果在任何一个步骤中，需要加上神奇的进步，那自然选择理论就不值分文了。”
达尔文用灭种的假说使自己摆脱困境，坚持连续进化的观点。他说，那些进化的中间环节的生物因不适应环境而灭亡，保留下来的生物之间则显示出进化的不连续性。如果说当年因化石资料尚不充分，可以使这种假说勉强过关的话，那么一百多年后，充分的化石证据中根本找不到大量的绝灭的中间类型的痕迹的今天，达尔文的连续进化思想被进化论者置疑就在情理之中了。
如果进化真是跳跃式的大突变的进化，一方面自然选择的渐变理论将被推倒，另一方面却无人能对这种大突变的原因找出令人满意的答案。詹腓力在《审判达尔文》一书中指出，“细察之下，大突变主义的最大问题，在于它本身只不过是进化论与特别创造论之间毫无意义的中间路线。正如道斯所说，你可将圣经中记载的人在尘土中被造看作大突变。从化石的证据看，大突变就是说新物种不知为何从无变有。以科学理论来评价，‘大突变式的进化’就是当年达尔文首先指称的：垃圾！”连续、渐进的自然选择理论既站立不住，跳跃的大突变主义又缺乏立论依据。进化论正陷入空前的危机中。
进化的过程：均变还是突变？
十八世纪末期，哈顿（JamesHutton）出版的《地球概论》（TheoryoftheEarth）一书标志著近代地质学的开端。哈顿在该书中系统地阐述了“自然划一原则”（ThePrincipleofUniformitarianism）。他的一句名言是：“今天乃是解释过去的钥匙。”也就是说，借着现在对现今地质现象的观察来解释地球发展的历史。现代地质学的奠基人、英国地质学家赖尔（CharlesLyell）在他的著名的《地质学纲要》（PrincipleofGeology）一书中进一步完善了“自然划一原则”，认为所有地球的变迁乃是由现今的自然过程经过漫长的时间逐渐积累而成。
与均变说相反的，是以法国古生物学家居维页（BaronGeorgeCuvier）为代表的灾变学说（Catastrophism），认为地质记录所显示的乃是多次因天灾引发的突然剧变而非连续的均变。赖尔与达尔文是同代人。赖尔的均变论能提供达尔文的自然选择理论所需要的漫长的历史时间。达尔文推出《物种起源》后，赖尔的均变论逐渐被普遍接受。然而，化石的证据对均变论是相当不利的。
化石所显示的证据是，很多生物突然同时绝灭，然后很多新种突然同时出现，接着是一段长期稳定的时期。其中最著名的两次物种大绝灭是二叠纪大绝灭（Permianextinction）和“K-T’大绝灭。二叠纪是一个地质时期（被认为约在2．5亿年前），在那次绝灭中，海洋中百分之五十的无脊椎动物的“科”（Family），百分之九十以上的动物的“种”一同绝灭。K－T表示白垩纪（Cretaceous）和第三纪（Tertiary）这两个地质时期的交界处。恐龙在白垩纪（被认为约在六千五百万年前）非常多，但从白垩纪进入第三纪立即消失得无影无踪。到现在为止，恐龙绝灭之谜仍未解开。多数证据趋向于认为是天灾（如大量的殒石撞击地球等）所致。人们的常识也不利于均变论。比如说，煤是植物的遗体形成的，而石油是动物的遗体变成的。世界各地都常常发现大片大片的煤田和含油的岩层。这说明在这些区域，动、植物是同时大量死亡、同时被埋藏在地下的。这是均变学说无法解释的。均变说如果被否定，达尔文的进化论将失去另一重要理论支柱。
中间环节的缺失
一般人都以为，化石为进化论提供了充分依据。其实，达尔文主义的最大困难正是化石的证据。进化论最大的敌人不是宗教领袖而是研究化石的专家们。达尔文发表《物种起源》不久，在德国的一个石灰岩层发现一个动物化石，被取名为“始祖鸟”（ArchaeoPteryx），兼具爬行动物和鸟类的特征，被认为是由爬行类进化到鸟类的中间类型。进化论者为之雀跃，以为进化论已找到充分的证据。然而达尔文本人十分清楚，化石的证据显明中间类型的缺失，对他的理论是致命伤。但他推诿于化石记录的不完全。
经过一百多年的努力，科学家们已发现许多保存相当完整的地层，对其中所保存的化石也作了深入而系统的研究，中间类型的化石仍难寻觅。“始祖鸟”化石到目前为止只发现两例，这是很难解释的。如果动物真是从无脊椎到脊椎动物，从鱼类到两栖类、爬行类，然后再到鸟类和哺乳类这样进化来的，那么中间类型的活物或化石应该随处可见，俯首皆拾才对。如果说达尔文当年尚有借口，那么今天的进化论者面对化石的难题再不能自圆其说了。
虽说这些极为罕见的中间类型的化石，如始祖鸟和介于鱼类和两栖类之间的“总鳍鱼”，有很多可疑之处，但总还可以被当作是进化的中间环节。骨骼在外、肉质部分在内的软体动物（如蜗牛、蛤蚌等）如何翻个个儿变成骨骼在内、肉质部分在外的脊椎动物的，一点线索都没有。由单细胞生物进化到软体动物的证据也找不到，连借口也难寻。
按自然选择理论，适者生存。因此，始祖鸟应该比爬行类更进化，而鸟类又较始祖鸟的适应力强。可为什么比始祖鸟原始的爬行类和比始祖鸟更进化的鸟类现在都存活于世而唯独始祖鸟被淘汰了呢？推而广之，在现今的地球，从最原始的病毒到最高级的人类，各种类型的动、植物都共存着，恰恰中间类型都没有了。在生存的物种中没有，在化石中也找不到。这是进化论违反常理之处。符合逻辑的解释是，这些中间类型的生物也许根本没有出现过。
综上所述，达尔文的自然选择假说与事实之间有很多矛盾。故随着时间的推移和研究的深入，这些矛盾变得更加尖锐而不可调和。詹腓力在《审判达尔文》一书中尖锐地指出：“在此我要提出一个最基本的问题。既然达尔文主义有这么多问题，进化论又缺乏更理论的构架来取代，为什么我们不重估整个构架？科学家有什么理由绝对确知所有的生物真是从唯一的简单生物开始的呢？”