La phylogénie est l'étude de la formation et de l'évolution des organismes en vue d'établir leur parenté. La phylogénèse est le terme le plus utilisé pour décrire la généalogie d'une espèce, d'un groupe d'espèce mais également entre populations à un niveau intraspécifique. La représentation la plus courante d'une phylogénie est l'arbre phylogénétique. Il décrit les connexions entre les objets (taxons) et leur distance qui peut être décrite par la distance génétique ou le temps. La systématique est l'étude de la diversité biologique en vue de sa classification.

Plusieurs caractères permettent de reconstruire une phylogénie. Les taxinomistes ou systématiciens ont traditionnellement utilisé le degré de ressemblance morphologique entre les taxons pour les classer. Ils ont très tôt commencé à différencier deux types de ressemblances évolutives : les homologies et les analogies. Lorsqu'une ressemblance entre deux taxons peut être attribuée à une ascendance commune, on parle d'homologie (les membres antérieures de tous les mammifères, qu'ils soient bras ou ailes, sont homologues). A l'inverse, certaines ressemblances entre taxons ne peuvent être attribué à une ascendance commune. On parle alors d'analogie. Le principe utilisé pour expliquer ce phénomène est la convergence évolutive : deux taxons différents vivant dans des niches écologiques semblables ou sur lesquels la sélection naturelle a eu un impact semblable pourront avoir des caractères analogues (les ailes des oiseaux et des chauves-souris sont des caractères analogues, mais ils n'ont aucune origine commune).

De nos jours, les systématiciens ont de plus en plus recours à des méthodes moléculaires pour comparer les taxons et reconstruire les phylogénies. Pour ce faire, ils comparent différents constituants moléculaires du vivant comme l'ADN ou les protéines. Il ne faut pas oublier que les protéines sont issues de la traduction du code génétique (ADN) en acides aminés et leur arrangement en formes complexes. Les méthodes modernes que sont l'amplification par PCR et le séquençage aliées à de puissants outils de calculs permettent d'automatiser ces méthodes.