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En el contexto de cambio climático en el que nos encontramos, cada vez más poblaciones se ven sometidas a presiones selectivas extremas definitorias de una marginalidad ambiental. Determinar el valor evolutivo y el potencial adaptativo de las poblaciones marginales sigue siendo un reto de enorme importancia actualmente y tiene implicaciones directas sobre la conservación de la biodiversidad. Para afrontar este reto conviene considerar de manera integradora los principales factores que influyen en los procesos de adaptación evolutiva (diversidad genética, presiones selectivas y flujo genético). En este trabajo presentamos una hoja de ruta que parte de la definición del concepto de marginalidad ambiental a la integración de experimentos de campo y laboratorio, incluyendo la utilización de modelos de nicho ecológico, estudios genéticos y genómicos, experimentos de jardín común in situ y ex situ, simulaciones de flujo genético y siembras recíprocas, con el fin de determinar el potencial evolutivo que reside en poblaciones que habitan áreas ambientalmente marginales y, por tanto, también su valor de conservación. Para ello utilizamos como caso de estudio la investigación llevada a cabo con Silene ciliata en las poblaciones del Sistema Central. Nuestros estudios indican que algunas de las poblaciones que habitan en áreas marginales mantienen niveles considerables de diversidad genética y presentan claras evidencias de adaptación local. En consecuencia, estos resultados destacan el relevante valor de conservación que pueden tener las poblaciones marginales, especialmente en un contexto de cambio climático.