Ο Χάξλεϊ ήταν ο σημαντικότερος βιολόγος μετά τον Αύγουστο Βάισμαν που επέμεινε στη φυσική επιλογή ως τον πρωταρχικό παράγοντα της εξέλιξης. Εξαιρετικός επικοινωνιολόγος, ήταν ένας εξέχων εκλαϊκευτής της βιολογικής επιστήμης στο κοινό. Στις αρχές του 20ού αιώνα ανήκε στη μειοψηφία των βιολόγων που πίστευαν ότι η φυσική επιλογή ήταν η κύρια κινητήρια δύναμη της εξέλιξης και ότι η εξέλιξη γινόταν με μικρά βήματα και όχι με άλματα. Οι απόψεις αυτές είναι πλέον καθιερωμένες. Αν και η θητεία του ως ακαδημαϊκός ήταν αρκετά σύντομη, δίδαξε και ενθάρρυνε αρκετούς εξελικτικούς βιολόγους στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης τη δεκαετία του 1920.
Σύγχρονη εξελικτική σύνθεση
Ο Χάξλεϊ ήταν μια βασική μορφή της σύγχρονης εξελικτικής σύνθεσης. Αυτό εξηγούσε πώς οι ανακαλύψεις του Γκρέγκορ Μέντελ για τη γενετική ταίριαζαν με τη θεωρία του Κάρολου Δαρβίνου για την εξέλιξη μέσω της φυσικής επιλογής. Ο Χάξλεϊ
Η πρώτη "δοκιμή" του Χάξλεϊ ήταν η αντιμετώπιση της εξέλιξης στην Επιστήμη της Ζωής (1929-30), και το 1936 δημοσίευσε μια μακροσκελή και σημαντική εργασία για τη Βρετανική Ένωση. Το 1938 ακολούθησαν τρεις μακροσκελείς ανασκοπήσεις για σημαντικά εξελικτικά θέματα.
Τώρα ήρθε η ώρα για τον Χάξλεϊ να ασχοληθεί με το θέμα της εξέλιξης σε πλήρη έκταση, σε αυτό που έγινε το καθοριστικό έργο της ζωής του. Το βιβλίο του "Εξέλιξη: η σύγχρονη σύνθεση" γράφτηκε ενώ ήταν Γραμματέας της Ζωολογικής Εταιρείας, και χρησιμοποίησε την αξιόλογη συλλογή του από ανατυπώσεις που κάλυπταν το πρώτο μέρος του αιώνα. Εκδόθηκε το 1942. Οι κριτικές για το βιβλίο στα επιστημονικά περιοδικά ήταν σχεδόν εκστατικές- το American Naturalist το αποκάλεσε "Η εξέχουσα εξελικτική πραγματεία της δεκαετίας, ίσως και του αιώνα. Η προσέγγιση είναι απόλυτα επιστημονική- η γνώση των βασικών πληροφοριών καταπληκτική".
Οι κύριοι συνεργάτες του Χάξλεϊ στη σύγχρονη εξελικτική σύνθεση απαριθμούνται συνήθως ως οι Ernst Mayr, Theodosius Dobzhansky, George Gaylord Simpson, Bernhard Rensch, Ledyard Stebbins και οι γενετιστές πληθυσμών J.B.S. Haldane, Ronald Fisher και Sewall Wright.
Ωστόσο, κατά την εποχή του βιβλίου του Χάξλεϋ, αρκετοί από αυτούς δεν είχαν ακόμη κάνει τη διακριτή συμβολή τους
. Ο E.B. Ford και οι συνεργάτες του στην οικολογική γενετική ήταν τουλάχιστον εξίσου σημαντικοί.
Εξελικτική πρόοδος
Πάντα πίστευε ότι σε μια ευρεία θεώρηση η εξέλιξη οδηγούσε σε πρόοδο στην οργάνωση. "Πρόοδος χωρίς στόχο" ήταν μια από τις αγαπημένες του φράσεις.
Στο τελευταίο κεφάλαιο του έργου του "Η εξέλιξη, η σύγχρονη σύνθεση" ορίζει την εξελικτική πρόοδο ως "αύξηση του ανώτερου επιπέδου της βιολογικής αποτελεσματικότητας, η οποία ορίζεται ως αυξημένος έλεγχος και ανεξαρτησία από το περιβάλλον. "Η φυσική επιλογή συν το χρόνο παράγει βιολογική βελτίωση... Οι βελτιώσεις στους βιολογικούς μηχανισμούς... τα άκρα και τα δόντια των αλόγων που βόσκουν... η αύξηση της ισχύος του εγκεφάλου... Τα μάτια μιας μύγας δράκου, που μπορεί να βλέπει γύρω [της] προς κάθε κατεύθυνση, είναι μια βελτίωση σε σχέση με τις απλές μικροσκοπικές οπτικές κηλίδες των πρώτων μορφών ζωής". "[Σε] όλο το εύρος του εξελικτικού χρόνου βλέπουμε γενική πρόοδο - βελτίωση σε όλες τις κύριες ιδιότητες της ζωής, συμπεριλαμβανομένης της γενικής οργάνωσής της. [Αλλά] η βελτίωση δεν είναι καθολική. Οι κατώτερες μορφές καταφέρνουν να επιβιώνουν παράλληλα με τις ανώτερες".