趨異進化的結果使一個物種適應多種不同的環境而分化成多個在形態、生理和行為上各不相同的種，形成一個同源的輻射狀的進化系統，即是適應輻射（adaptive radiation）。生物進化史上曾發生過多次適應輻射。脊椎動物由水進入陸地后（約在3.5-4.0億年前）。開始了脊椎動物的一次大的適應輻射。但是陸地上沒有大的與之競爭的動物，選擇壓低，登陸的脊椎動物紛紛占領了各自的棲息地而大發展。后來又出現了一次爬行類的適應輻射（約在2.5-3.0億年前）,出現了恐龍、翼龍等多種大的爬行動物。哺乳類也發生過3次適應輻射。最后一次發生在新生代（約在0.6-0.7億年前），從原始的食蟲類分化出包括靈長類在內的胎盤哺乳類。
適應輻射常發生在開拓新的生活環境時。當一個物種在進入一個新的自然環境之后，由于新的生活環境提供了多種多樣可供生存的條件，于是種群向多個方向進入，分別適應不同的生態條件，有的上山，有的入水，有的住到陰濕之處，有的進入無光照的地下等。在不同環境條件選擇之下，他們終于發展成各不相同的新物種。