Un orologio molecolare è un fenomeno in cui il tasso di mutazione di un segmento di DNA è approssimativamente costante nel tempo. Ciò significa che se si confrontano due organismi, maggiore è il numero di mutazioni tra i loro geni, più tempo è trascorso da quando si sono differenziati da un antenato comune. I biologi evoluzionisti utilizzano i cambiamenti nel DNA per dedurre l’ordine cronologico degli eventi evolutivi.

Confrontando sequenze di DNA di specie diverse, gli scienziati possono utilizzare il numero di mutazioni per calcolare quanto tempo fa quelle specie si sono differenziate l'una dall'altra. Questo metodo è stato utilizzato per datare molti eventi evolutivi, come l'origine dell'uomo e l'estinzione dei dinosauri.

Gli orologi molecolari vengono spesso utilizzati insieme ad altri metodi di datazione, come i reperti fossili, per fornire una stima più accurata della tempistica degli eventi evolutivi.

Alcuni degli orologi molecolari più comunemente usati includono:

- L'orologio del DNA mitocondriale, basato sul tasso di mutazione del genoma mitocondriale.

- L'orologio del DNA nucleare, basato sul tasso di mutazione dei geni nucleari.

- L'orologio dell'RNA ribosomiale, basato sul tasso di mutazione dei geni dell'RNA ribosomiale.

La scelta dell'orologio molecolare dipende dallo specifico evento evolutivo studiato e dalla disponibilità di dati sulla sequenza del DNA.