Homologija je biološki koncept, ki opisuje podobnosti med vrstami, ki izhajajo iz skupnega porekla. Je osrednja ideja pri preučevanju evolucije, ker odraža razvejanje filogenetskega drevesa. Na splošno velja, da če imata dve vrsti veliko lastnosti in genov, se bosta verjetno razlikovali med seboj – torej specificirali – relativno nedavno v času evolucije.
Vsi organizmi so povezani z drugimi organizmi skozi evolucijo iz majhnega števila skupnih prednikov. Posledično je v biološkem svetu veliko homologij. Oksidativna fosforilacija, proces uporabe oksidacije za proizvodnjo adenozin trifosfata, je skoraj univerzalna biološka homologija. Postopek so uporabljali najzgodnejši organizmi, kasnejši razvoj v evoluciji pa ga je spremenil, ne pa nadomestil.
Nasprotno pa se možgani ne pojavljajo v vsakem organizmu. So lastnost, ki pripada samo živalim. Vse živali nimajo možganov, večina pa jih ima. Ne glede na to, ali ima vrsta možgane ali ne, je jasen pokazatelj njenega položaja v evolucijskem drevesu. Nekateri organizmi, ki so od tega trenutka doživeli manj sprememb, imajo možgane, ki so podobni tistim najzgodnejšim. Vendar je treba spomniti, da so ti organizmi preživeli in se spremenili v prav toliko evolucijskem času kot bolj zapleteni organizmi.
V nasprotju z analogijo se pogosto razpravlja o homologiji. Vsaka podobnost med dvema organizmoma ni posledica skupnega evolucijskega porekla. Če se dve vrsti znajdeta v okolju, ki je primerno za določeno prilagoditev, se ta prilagoditev lahko pojavi pri obeh vrstah neodvisno. Na primer, oposumi so razvili nasprotne palce neodvisno od primatov. Ta rezultat ni preveč presenetljiv, saj so nasprotni palci uporabni. Ker je evolucija nepredvidljiva in kaotična, je analogija veliko manj pogosta kot homologija.
Študija genetike je izboljšala koncept homologije z neposredno primerjavo med zaporedji DNK. Preden je bilo mogoče neposredno brati genetske informacije, so morali znanstveniki ugibati o homologiji – in taksonomiji na splošno – na podlagi fizioloških opazovanj. Zdaj lahko relativna podobnost alelov, ki jih najdemo v različnih organizmih, zagotovi močan dokaz o njihovi evolucijski sorodnosti. Negotovost glede tega, ali je skupna lastnost homologna ali analogna, je mogoče popolnoma razrešiti s pregledom DNK; statistično gledano določena stopnja podobnosti med zaporedji ne bi mogla nastati sama.
Genetika je ustvarila tudi potrebo po podrazvrstitvah znotraj koncepta homologije. Ortologija se nanaša na podobnosti genov, ki so posledica speciacije. Paralogija opisuje homologije med geni, ki so posledica podvajanja znotraj genoma enega samega organizma. Ksenolgija je obstoj homologije, ki je posledica lateralnega prenosa genov: genetski material, ki ga prenašajo na primer z virusom ali s strani znanstvenikov. Obstoj ksenolognih homologij otežuje idejo o popolnoma enosmernem razvejanju evolucijskega drevesa.