A populációgenetika a populációk genetikai összetételével, illetve a genetikai összetételt megváltoztató mechanizmusok tanulmányozásával foglalkozik. A genetikán belül a genetikai (DNS-) tulajdonságokat az egyes élőlények meghatározott fajcsoportjának, azaz a populációnak szemszögéből vizsgálja, módszertanilag pedig a matematikai modellek alkalmazása jellemzi. Kulcsszerepe van az evolúcióbiológiában, mivel az evolúció elemi lépései is populáció-szinten történnek. Tanulmányozza az allélgyakoriságok – a genetikai tulajdonság változatainak – eloszlását és változását a négy fő evolúciós mechanizmus keretében: természetes szelekció, genetikai sodródás, mutáció, migráció (génáramlás).