Divergente evolutie is een evolutionair proces waarbij soorten die een gemeenschappelijke voorouder delen, zich in de loop van de tijd ontwikkelen en steeds meer van elkaar gaan verschillen. Dit gebeurt vaak doordat ze zich aanpassen aan verschillende omgevingen of doordat ze verschillende functies gaan vervullen.
Een duidelijk voorbeeld van divergente evolutie zijn homologe organen. Dit zijn organen die bij verschillende soorten een vergelijkbaar basisbouwplan hebben, maar die door evolutie zijn aangepast voor verschillende functies. Denk bijvoorbeeld aan de voorpoten van een mens, een kat, een walvis en een vleermuis. Hoewel ze allemaal een vergelijkbaar skelet hebben (met botten zoals een opperarmbeen, spaakbeen en ellepijp), worden ze gebruikt voor totaal verschillende doeleinden: grijpen (mens), lopen (kat), zwemmen (walvis) en vliegen (vleermuis). De overeenkomstige bouw van deze organen wijst op een gemeenschappelijke evolutionaire oorsprong, terwijl de verschillende functies laten zien hoe deze soorten uit elkaar zijn geëvolueerd door aanpassing aan hun specifieke levenswijze.