演化生物学的信号理论是一门研究同物种间与跨物种之交流方式的理论学问。此理论的中心问题是：如果生物间有性择等利益冲突时，他们会如预期地产生诚实的信号（不假设其刻意产生）还是欺骗（英语：Cheating (biology)）。数学模型描述了信号如何为进化稳定策略（英语：evolutionarily stable strategy）做出贡献。
雌性在择偶时会发出信号，使雄性用于宣传（英语：advertising in biology）自己的信号感受到选择压力。信号会因接收者调整行为，持续进化以利于发信者。信号可能真实，并有助于适应接收者。但也能发出假信号来欺骗，这可以短暂利于发信者，但也伴随着破坏整个信号系统的风险。
信号是作用于个体与基因层面还是群体层面的问题，生物学家理查德·道金斯认为个体会更好地演进和接收信号，甚至抵抗信号。Amotz Zahavi（英语：Amotz Zahavi）认为，欺骗行为可以透过障碍原则（英语：handicap principle）来控制，如障碍赛中最好的马匹需承受最大的障碍重量。根据Zahavi的理论，像雄孔雀这种发信者有“尾巴”这种真正的障碍，生产成本很高。此生物系统稳定，因为大型华丽的尾巴是诚实的信号。生物学家试图验证障碍原则，但结果不一致。数学生物学家罗纳德·爱尔默·费雪分析了每个基因对诚实信号贡献两份讯息（染色体倍性），表明在性择中可能发生失控效应。演化敏感地依赖于成本和收益的平衡。
此现象也发生于人类，研究人员研究包括年轻人冒险，猎取大型野生动物和昂贵的宗教仪式等行为，似乎有资格成为昂贵的诚实信号。
当动物选择配偶时，信号等性状会受到进化压力影响。例如，雄灰树蛙发出声响吸引雌性。当雌性因某种特定得叫声而选择雄性，就会将此信号的特定特征繁衍下去。信号可以是其叫声本身、叫声的强度、叫声的变化形式、叫声的重复率等。各种假说试图解释为什么雌性会选择此一特定叫声。感官开发假说认为，雌性接收者中已存在的偏好可以驱动雄性发送者的信号演变，与隐含偏好假说类似。隐性偏好假说认为成功吸引的叫声能够更好地契合某些雌性的隐性偏好。发信者有时会演变出多重性征（英语：multiple sexual ornaments），而接收者也演变出多样性征偏好。
通过建立有许多简化条件的信号博弈的策略模型，人们得以探究成本如何控制可观察的信号与不可观察的信号发送者的特性之间的“诚实”关系。这些模型经常应用于二倍体动物的性选择信号发送中，但它们很少包含一个由数学生物学家罗纳德·艾尔默·费希尔于二十世纪初发现的关于二倍体动物有性繁殖的事实：如果存在与雌性的挑剔程度相关联的“偏好基因”，以及与雄性的显示特征相关联的“信号基因”，更挑剔的雌性会倾向于跟特征更明显的雄性交配。数代更迭下来，特征更明显的雄性后代会携带与更挑剔的雌性后代相关联的基因，更挑剔的雌性后代也会携带跟特征更明显的雄性后代相关联的基因。这就会引发一个被称为“费舍尔氏失控理论”的进化动态，其中雄性的特征会更加明显。罗素兰德以一个数量遗传学模型来探究了这个问题，发现费舍尔二倍体动态对于发出信号和寻找信号的成本敏感。其他模型既包含了高成本信号又包含了费舍尔失控理论。这些模型显示如果适应度取决于存活和繁殖，（在常规模型中）拥有更吸引异性的雄性后代和更挑剔的雌性后代可以是适应性的，将适应度作出与拥有健康后代相应的提升。
