La speciazione risultante da una suddivisione della popolazione dovuta a una barriera fisica si chiama speciazione allopatrica (▶figura 3). La speciazione allopatrica è considerata la modalità di speciazione più diffusa negli organismi. La barriera fisica che interrompe l’areale di distribuzione di una specie può essere un fiume o una catena montuosa per gli organismi terrestri, oppure un tratto di terra emersa per gli animali acquatici.

L’efficacia con cui una barriera fisica riesce a impedire il flusso genico dipende dalle dimensioni e dalla mobilità della specie in questione: per esempio, un’autostrada costituisce una barriera pressoché insormontabile per una lumaca, ma non per una farfalla. Nelle piante a impollinazione eolica, perché le popolazioni risultino isolate, occorre che si trovino a una distanza superiore a quella percorribile dal polline trasportato dal vento, sebbene le singole piante siano materialmente isolate anche a distanze molto minori. Nelle piante che si avvalgono di impollinatori, l’ampiezza della barriera corrisponde alla distanza percorribile dagli animali che trasportano il polline. Spesso gli animali sono riluttanti ad attraversare strisce, anche strette, di un habitat inospitale; per gli animali incapaci di nuotare o volare, anche un piccolo corso d’acqua può costituire una barriera efficace.

Una barriera si può formare in tanti modi. I moti delle placche terrestri possono allontanare tra loro due terre un tempo unite, come è accaduto, per esempio, all’Africa e al Sudamerica. Anche i cambiamenti climatici possono avere un effetto analogo: lo scioglimento delle calotte polari, che causa l’innalzamento del livello delle acque, può trasformare una penisola in un’isola, come è accaduto alla Gran Bretagna al termine dell’ultima glaciazione.

Prima di essere separate da tali barriere, spesso le popolazioni sono di grandi dimensioni. Le differenze che si sviluppano in seguito dipendono da vari fattori, compresa la deriva genetica, ma soprattutto perché gli ambienti nei quali si ritrovano a vivere possono essere diversi.

La speciazione allopatrica può anche essere il risultato del superamento di una barriera già esistente da parte di alcuni membri di una popolazione, i quali ne fondano una nuova, isolata da quella originaria. Le 14 specie di fringuelli delle Galápagos hanno avuto origine per speciazione allopatrica: i fringuelli di Darwin sono comparsi sull’arcipelago a partire da un’unica specie sudamericana che colonizzò le isole. Oggi queste 14 specie sono molto diverse dai loro parenti più stretti della terraferma.

Le isole dell’arcipelago delle Galápagos sono abbastanza distanti fra loro perché il passaggio dei fringuelli dall’una all’altra sia un evento molto raro. Inoltre, esse presentano condizioni ambientali diverse: alcune sono relativamente piatte e aride, mentre altre contengono montagne con pendici boscose. Nel corso di milioni di anni, le popolazioni di fringuelli delle varie isole si sono differenziate al punto che non solo hanno formato 14 specie diverse, ma addirittura appartengono a 4 diversi generi (▶figura 4).