Sympatisk artbildning kan förekomma på en mängd olika sätt, men en vanlig mekanism är genom naturligt urval. I detta scenario delas en population av organismer in i två grupper av en fysisk barriär, såsom en bergskedja eller en flod. De två grupperna utvecklas sedan oberoende av varandra, och med tiden kan de bli så olika att de inte längre kan föröka sig.
Ett annat sätt som sympatrisk artbildning kan uppstå är genom sexuell selektion. I detta scenario delas en population av organismer in i två grupper baserat på deras sexuella preferenser. Till exempel kan en grupp föredra att para sig med individer som liknar dem själva, medan den andra gruppen kanske föredrar att para sig med individer som skiljer sig från dem själva. Med tiden kan de två grupperna bli så olika att de inte längre kan föröka sig.
Sympatisk artbildning är en relativt sällsynt händelse, men den har dokumenterats hos ett antal olika arter. Några exempel på arter som har genomgått sympatrisk artbildning inkluderar afrikanska ciklider, äppelmaggotfluga och treryggrad klibba.
Darwins pöl är en kraftfull påminnelse om att evolutionen inte alltid är en gradvis process. I vissa fall kan nya arter dyka upp mycket snabbt, även utan geografisk separation.