ハーディー・ワインバーグ平衡ではない集団では、対立遺伝子の頻度は時間とともに変化します。したがって、ハーディー・ワインバーグ平衡の5つの条件から逸脱すると、ある集団の遺伝的変異を変化させることになります。集団の遺伝的変異を変化させる条件としては、突然変異、自然淘汰、非ランダムな交配、遺伝子流動、遺伝的浮動（集団の規模が小さい）などが挙げられます。
遺伝的変異の元となるのは、DNAのヌクレオチド配列の変化である「変異」です。突然変異は新たな対立遺伝子を生み出し、遺伝的変異を増加させます。ほとんどの突然変異は、生物の健康や機能に大きな変化をもたらすものではありません。しかし、突然変異によって生存の機会が減ると、生物は繁殖する前に死んでしまう可能性があります。したがって、そのような有害な突然変異は、自然淘汰によって排除される可能性が高いのです。自然界の個体は、自然淘汰によって排除されます。
また、自然集団の中の個体は、ある特徴に基づいて相手を選び、ランダムに繁殖することはないです。この場合、選択されない形質の対立遺伝子は、集団内で頻度が低くなります。
さらに、集団は移動によって、遺伝子プールに対立遺伝子が出入りする遺伝子流動を経験することがあります。遺伝子流動の典型的な例は、ほとんどのヒヒの種で観察されます。ヒヒのメスは、群れの中で優位に立つオスと最も頻繁に交尾します。幼いオスのヒヒは、近親交配を避けるためか、ほとんどの場合、生まれた群れを離れて新しい群れに入り、そこで自分の遺伝子を子孫に伝えることがあります。
遺伝的浮動では、偶然の出来事が集団の対立遺伝子の頻度を変化させます。その結果、遺伝子プールの構成は無作為に選択されたものとなります（つまり、外乱を生き延びることは、個体の遺伝的構成によって決定されたものではない）。このような遺伝的多様性の減少を遺伝的ボトルネックと呼びます。
都市開発などによって、ある集団が小さな集団に分断されてしまうことがあります。元の集団のメンバーの中から少人数で新しい集団が作られ、偶然にもそれまで希少だった対立遺伝子が相対的に多く存在するようになることがあります。このような遺伝子頻度への影響は、創始者効果として知られています。
遺伝的変異は進化の基礎となるものです。自然淘汰は、複数の形の遺伝子（対立遺伝子）が集団内に存在し、現在の環境下で体力的に有利な対立遺伝子が優先される場合にのみ起こります。一方で、遺伝的変異が失われると、集団に悪影響を及ぼします。環境が変化したときに生存や繁殖を促進する遺伝子変異が遺伝子プールに含まれていなければ、集団は適応できずに消滅してしまうかもしれません。このような悪影響は、集団の規模が小さいほど、遺伝子プールがそもそも小さいため、より顕著に現れます。小さな集団は、確率的事象に対してより脆弱です。そのため、絶滅の危機に瀕した小集団の個体を選択的に繁殖させ、遺伝的多様性を高めることが保全活動の中心となっています。
