Moleküler evrim hızı, bir popülasyon içerisinde DNA veya protein dizilerindeki mutasyonların ne sıklıkla sabitlendiğini (yani popülasyondaki bireylerin çoğunda gözlendiğini) ölçer. Mutasyon hızı ise belirli bir zaman aralığında DNA veya protein dizisinde meydana gelen değişim miktarını tanımlar. Birbirine sıkı sıkıya bağlı bu iki kavram, moleküler evrim anlayışımızın temelini oluşturur.
Örneğin moleküler saat kuramı (Zuckerkandl ve Pauling 1962), zaman ilerledikçe bir protein dizisinde sabitlenen amino asit mutasyonlarının miktarının da artacağını öngörür. Bu durumda, eğer mutasyon hızının belirli bir proteinin evrimsel soy hatları boyunca aynı olduğu varsayılırsa, moleküler evrim hızının da sabit olması beklenir (Görsel 1).