Màu sắc động vật đã cung cấp bằng chứng ban đầu quan trọng về tiến hóa qua chọn lọc tự nhiên, vào thời điểm có rất ít bằng chứng trực tiếp. Ba chức năng chính của màu sắc được phát hiện vào nửa sau của thế kỷ 19 và sau đó được sử dụng làm bằng chứng của quá trình chọn lọc: ngụy trang (màu sắc ngụy trang), bắt chước (bao gồm cả bắt chước kiểu Bates và kiểu Müller) và tín hiệu xua đuổi. Cuốn sách Nguồn gốc các loài của Charles Darwin được xuất bản năm 1859, lập luận từ bằng chứng gián tiếp rằng quá trình chọn lọc của các nhà lai tạo có thể tạo ra sự thay đổi, và rằng, vì rõ ràng có một cuộc đấu tranh để tồn tại nên chọn lọc tự nhiên phải diễn ra. Nhưng ông thiếu một lời giải thích cho biến dị di truyền hay cho di truyền, khi cả hai đều cần thiết cho học thuyết. Theo đó, nhiều lý thuyết thay thế đã được các nhà sinh vật học đề xuất, đe dọa làm suy yếu học thuyết tiến hóa của Darwin. Một số bằng chứng đầu tiên được các nhà tự nhiên học Henry Walter Bates và Fritz Müller, những người cùng thời với Darwin, cung cấp. Các nhà khoa học này đã mô tả các hình thức bắt chước, thứ hiện nay đã được đặt tên theo tên của họ, dựa trên những quan sát về các loài bướm nhiệt đới. Những kiểu màu có tính đặc trưng cao này dễ dàng được giải thích bằng chọn lọc tự nhiên, vì những loài săn mồi như chim săn mồi bằng mắt thường sẽ bắt và giết những con côn trùng bắt chước kém. Tuy vậy, các loại họa tiết khác lại khó giải thích. Những người theo học thuyết Darwin như Alfred Russel Wallace, Edward Bagnall Poulton, và các nhà khoa học ở thế kỷ 20 như Hugh Cott và Bernard Kettlewell đã tìm ra bằng chứng cho thấy quá trình chọn lọc tự nhiên đang diễn ra. Wallace lưu ý rằng khả năng ngụy trang tuyết, đặc biệt là bộ lông thay đổi theo mùa, gợi ý một lời giải thích rõ ràng về sự thích nghi để ngụy trang. Cuốn sách năm 1890 của Poulton, The Colours of Animals, được viết trong thời kỳ suy yếu tồi tệ nhất của học thuyết Darwin, đã sử dụng tất cả các dạng màu sắc để lập luận ủng hộ chọn lọc tự nhiên. Cott đã mô tả nhiều kiểu ngụy trang. Đặc biệt, những bức vẽ của ông về màu sắc gây nhiễu trùng hợp ở ếch đã thuyết phục các nhà sinh vật học khác tin rằng những đặc điểm ngụy trang này là kết quả của chọn lọc tự nhiên. Kettlewell đã tiến hành thí nghiệm về sự tiến hóa của Biston betularia, cho thấy loài này có sự thích nghi khi ô nhiễm làm thay đổi môi trường. Điều này cung cấp bằng chứng thuyết phục cho học thuyết tiến hóa của Darwin.