趋异进化的结果使一个物种适应多种不同的环境而分化成多个在形态、生理和行为上各不相同的种，形成一个同源的辐射状的进化系统，即是适应辐射（adaptive radiation）。生物进化史上曾发生过多次适应辐射。脊椎动物由水进入陆地后（约在3.5-4.0亿年前）。开始了脊椎动物的一次大的适应辐射。但是陆地上没有大的与之竞争的动物，选择压低，登陆的脊椎动物纷纷占领了各自的栖息地而大发展。后来又出现了一次爬行类的适应辐射（约在2.5-3.0亿年前）,出现了恐龙、翼龙等多种大的爬行动物。哺乳类也发生过3次适应辐射。最后一次发生在新生代（约在0.6-0.7亿年前），从原始的食虫类分化出包括灵长类在内的胎盘哺乳类。
适应辐射常发生在开拓新的生活环境时。当一个物种在进入一个新的自然环境之后，由于新的生活环境提供了多种多样可供生存的条件，于是种群向多个方向进入，分别适应不同的生态条件，有的上山，有的入水，有的住到阴湿之处，有的进入无光照的地下等。在不同环境条件选择之下，他们终于发展成各不相同的新物种。