Лучшим доказательством того, что Шмальгаузен был далек от идеи механической экстраполяции данных, полученных при изучении микроэволюции, на процесс макроэволюции, служит разработка им вопросов об эволюции механизмов эволюции.
Еще в работах начала 40-х годов он обсуждал вопрос об изменении действия различных форм борьбы за существование и естественного отбора. Позднее он писал об изменении интенсивности мутагенеза и способов его включения в эволюционный процесс, о значении возникновения таких новообразований, как мейоз, диплоидность, различные типы корреляций. В целом обсуждение Шмальгаузеном вопросов, относящихся к теме «Эволюция эволюции», свидетельствует о его большом чувстве нового в науке, стремлении к постановке проблем, значимость которых во всей полноте обнаружится лишь в будущем.
Крупным событием в науке явилось установление Шмальгаузеном контакта между теорией эволюции и кибернетикой. Переводя на язык кибернетики систему понятий современного дарвинизма, Шмальгаузен открыл новые пути для использования математико-логических методов в эволюционной теории. Исследования именно в этом направлении позволили по-новому рассмотреть соотношения между преобразующим и стабилизирующим отбором. Так, им было показано, что направление изменений на популяционном уровне выступает как элемент регуляционного цикла на уровне экосистемы. На основе кибернетических представлений Шмальгаузен приступил к разработке таких важнейших вопросов теории эволюции, как понятия о генотипической и фенотипической информации, о механизмах интеграции биологических систем разных уровней организации, о биогеоценозе как арене эволюционных преобразований, ведущих через механизмы прямой и обратной связи к адаптациогенезу. Все эти вопросы, поставленные Шмальгаузеном, широко обсуждаются в современной литературе (P. Л. Берг, Ляпунов, 1968; Водопьянов, 1974; Камшилов, 1974; Миклин, 1974; Гиляров, 1976; Смирнов, 1978, и др.).
Именно средства кибернетики позволили Шмальгаузену показать сопряженный характер эволюции в широком смысле слова и по существу одному из первых поставить проблему изучения механизмов эволюции на уровне биогеоценозов. В 50-е годы, когда еще усилия многих ученых были направлены на изучение механизмов действия естественного отбора на популяционном уровне, Шмальгаузен уже предвидел, что в будущем данная проблема во всей полноте должна решаться на уровне биогеоценозов.