趨同演化（Convergent Evolution）在分子時代被重新定義為一個跨尺度的現象——從形態、功能到胺基酸甚至核苷酸層級都可獨立重複。
分子趨同的系統性研究
Stern（2013, Evolution）的回顧指出，在已知的適應性突變中，~30% 涉及平行或趨同的分子改變。分子趨同可分為：(1) 平行演化（parallel evolution）：相同基因的相同突變獨立出現（如昆蟲 kdr 突變導致的殺蟲劑抗性，多個物種中獨立發生 L1014F 替換）；(2) 趨同演化：不同基因或不同位點達到相同功能。
Liu et al.（2010, Curr. Biol.）報告回聲定位蝙蝠（Yangochiroptera 中的部分物種）與齒鯨在 Prestin 蛋白上的趨同胺基酸替換，後 Parker et al.（2013, Nature）以全基因組比較擴展，聲稱在數百個基因中偵測到趨同訊號。然而 Thomas & Hahn（2015, Mol. Biol. Evol.）批評此分析混淆了中性替換的隨機趨同與適應性趨同，指出需更嚴格的統計校正。Zou & Zhang（2015, PNAS）也以模擬驗證了隨機背景趨同率可能被低估。
C₄ 光合作用的反覆演化
Sage et al.（2012, New Phytol.）統計 C₄ 光合作用至少獨立演化 66 次，是趨同演化最極端的案例。Christin et al.（2013, Science）以 C₄ 禾本科的分子親緣分析發現，不同 C₄ 起源共享了相同的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（RuBisCO）胺基酸替換——暗示功能限制極度壓縮了可行的分子路徑。
眼睛演化的 evo-devo 觀點
Fernald（2006, Science）統計相機式眼睛至少獨立演化 7 次以上。深度同源性（Shubin et al., 2009）的觀點認為所有動物眼睛共享 Pax6 → Six → Eya → Dach 的核心調控模組，趨同「外殼」的底層是同源「程式」——因此某些趨同案例可能是「平行部署同源模組」。Oakley & Speiser（2015, Phil. Trans. R. Soc. B）以模組化觀點重新分類趨同：(1) type I：不同模組產生相似功能（真正趨同）；(2) type II：同源模組獨立部署（deep homology-based parallelism）。
適應景觀與趨同的可預測性
Losos（2011, Am. Nat.）以 Anolis 蜥蜴 ecomorph 的反覆演化論證趨同的可預測性。四個加勒比海大島上獨立演化出相同的 6 種 ecomorph（trunk-ground, trunk-crown, twig, grass-bush, crown-giant, trunk）——暗示適應景觀（adaptive landscape）的結構在不同島嶼間重複。Blount et al.（2018, Science）的綜述以實驗演化（如 Lenski LTEE）討論「演化的可預測性」：在強選擇、有限可行路徑的情境下趨同度高；在弱選擇或多路徑情境下趨同度低。
前沿：基因組尺度的趨同偵測方法改進（如 PCOC, Rey et al., 2018）；ancestral sequence reconstruction 結合蛋白質工程驗證趨同突變的功能效應；以及利用 convergent phenotypes 作為 GWAS 的跨物種比較策略。