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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」的论点乍听之下很有道理，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 ～10 。更重要的是，这些突变中百分之九十九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，虽然百分之九十九的突变有害，总有百分之一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。如像一只白毛鸡演化为黄毛、花毛鸡等。这些难处于同一「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。正像前文谈到的，这种由简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。
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、种等类的。这种分类单位不完全是分类学家主观的意念，也有一定的客观标准。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。虽然在植物中有远缘杂交的实例，这一条在动物中似比较严格。比如，马和驴交配后可以生骡子，狮、虎杂交也可生子，但其子皆无生育能力。所以，马和驴，狮和虎是属于不同生物种。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，导致现存生物之间性状的不连续性？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。由于不同地层的标准化石全然不同，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、眼睫毛、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像机无法企及的。但按进化论的观点，眼睛的结构与功能也是一点一点地进化来的。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，百分之十，百分之五十，甚至百分之九十九进化程度的眼睛，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。在他著名的《物种起源》（Origin of Species）一书的第六章〈理论的难题〉（Difficulties of the Theory）的「极其完美和复杂的器官」（Organs of Extreme Perfection and Complication）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，和纠正球面像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。」（To suppose that the eye with all its inimitable contrivances for adjusting the focus to different distances, for admitting different amounts of light, and for the correction of spherical and chromatic aberration, could have been formed by natural selection, seems, I freely confess, absurd in the highest degree.）
不过，达尔文紧接着又写道，当日心说第一次被提出来时，人们的常识认定它是不真实的；但事实表明，先前的地心说是科学所不支持的。因此，达尔文指出，相信一支完美、复杂的眼睛能由自然选择形成所面对的困难，虽然在人们的想象中是难以克服的，但对他的进化理论不应该被视为是颠覆性的（the difficulty of believing that a perfect and complex eye could be formed by natural selection, though insuperable by our imagination, should not be considered as subversive of the theory）。他仍凭信心认为，复杂的眼睛可以由简单的眼睛进化而来。
《物种起源》一书出版后，1860年2月，达尔文在给朋友的信中写道：“到目前为止，眼睛令我不寒而栗；但当我想到已知的微小渐进的变化的时候，我的理性告诉我，我可以战胜这种惊惧。（The eye to this day gives me a cold shudder, but when I think of the fine known gradations, my reason tells me I ought to conquer the cold shudder.）”（引自：Francis Darwin ed., Life and Letters of Charles Darwin, London: John Murray, vol. 2, 1888, p. 273）可见，关于眼睛成因的阴影，在达尔文心中仍挥之不去，虽然他再次用信心克服了自己的惊惧。
达尔文的信心并没能化解他面对的难题。《物种起源》发表迄今已一百多年，细胞生物学、分子生物学、生物化学等学科取得了长足的发展。人们发现，在分子层面上，一个细胞、甚至一项看似简单的生命活动，都远远比在解剖层面上看到的眼睛、脑部、心脏、消化系统、循环系统、神经系统、肌肉系统、骨骼系统、精妙器官更复杂和精妙！达尔文当年面对的难题，今天变得更难了。（有兴趣的读者，可参阅Michael Behe着，《小人国的生物学──生物化学对进化论的挑战》，钱锟译，台北：校园书房出版社，2007年。）
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（Thomas H. 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。」12 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、最独到的地方乃是比较科学化、拒绝一切科学无法解释的超然主义，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惟物主义立场。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。」13 他给他的朋友、著名地质学家莱尔（Charles Lyell）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。」14
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。倘若达尔文的这种解释是正确的，一定可以找到许多被灭绝的中间环节的生物的遗体。如果说当年因化石数据尚不充分，可以使这种假说勉强过关的话，那么一百多年后，在充分的化石证据中，根本找不到大量的绝灭的中间类型痕迹的今天，达尔文的连续进化思想，进一步被进化论者质疑就在情理之中了。
然而，如果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！」15 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。