Les adaptations issues de la sélection sexuelle sont indépendantes voire antagonistes aux adaptations déterminées par la sélection écologique qui est le résultat des compétitions intraspécifique et interspécifique pour la nourriture au sein de la niche écologique et de l'adaptation à la survie (résistance à la prédation, au parasitisme, etc.). Par exemple l'impressionnante mais encombrante queue du paon lui est essentiellement utile pour la parade amoureuse. Selon la théorie du handicap, c'est même parce qu'un trait est un facteur de risque pour la survie qu'il va faire l'objet d'une sélection sexuelle : les individus ayant intérêt à se reproduire avec ceux qui sont capable de survivre malgré ce handicap (qui atteste donc de leurs capacités).
La combinaison de ces deux types de sélections (sexuelle et écologique) sur les mêmes traits est généralement appelée sélection naturelle. Dans le grand public, la sélection naturelle se limite à sa dimension strictement écologique et la sélection sexuelle est parfois simplement ignorée, mais ceci semble être un reliquat de la pruderie victorienne.
Dans la majorité des cas, l’apparition des ornements et des caractères sexuels secondaires développés chez le mâle résulte de la sélection sexuelle exercée par les femelles. Cependant des études récentes ont montré que chez certaines espèces, les mâles peuvent également effectuer une sélection chez les femelles (sélection intersexuelle). Les femelles se retrouvent alors en compétition pour avoir accès aux mâles, les attirer et se reproduire (sélection intra-sexuelle). Les espèces où se produit ce phénomène sont qualifiées d’espèces à rôle sexuel inversé.
La sélection est réalisée par le mâle dans les cas où le coût de la recherche de partenaires est faible et lorsque l’investissement parental et le coût de l’accouplement des mâles sont également importants. De même cette sélection est observée lorsque le sex-ratio est biaisé en faveur des femelles et que le potentiel reproducteur de celles-ci varie.
Le choix des mâles est orienté par les caractères sexuels secondaires développés par la femelle tels qu’un plumage/pelage très coloré, des ornements élaborés ou encore des armements. Ces signaux que la femelle exhibe sont des indicateurs de la qualité génétique et phénotypique ainsi que de son succès de reproduction. On observe certains de ces signaux chez différentes espèces.
Cependant, il est facile d'interpréter la présence des ornements comme le résultat de la sélection sexuelle, mais ce n'est peut-être pas toujours le cas. Darwin (1871) pensait qu'à l'exception des espèces a rôle sexuel inversé, il était peu probable qu'un mâle sélectionne une femelle. Il croyait qu'un ornement retrouvé chez la femelle était, chez la plupart des espèces, le résultat d'une sélection de ce trait chez le mâle. En effet, dans ce cas, la femelle choisit de s’accoupler avec un mâle possédant un trait particulier, qui sera alors transmis aussi bien à la descendance mâle qu’à la descendance femelle. Cette idée paraît aujourd’hui trop simpliste, mais l'hypothèse demeure; on l'appelle l'hypothèse de la corrélation génétique. De plus, il n’est pas toujours facile de distinguer l’importance relative de la sélection sexuelle par rapport à la sélection naturelle. Par exemple, la longueur de la queue de l’hirondelle rustique (Hirundo rustica) n’étant pas aérodynamique, elle était supposée résulter de la sélection sexuelle, car elle représentait un inconvénient et induisait donc un coût pour l’individu en question. Mais une étude récente a montré que cette queue était aérodynamique et naturellement sélectionnée dans une population étudiée. Cela remet donc en cause l'explication de la présence de ce trait par la sélection sexuelle.