L'évolution implique une filiation entre les espèces et donc une parenté d'autant plus étroite que les espèces partagent un ancêtre commun plus récent. Ceci implique que des caractères ancestraux ont pu évoluer différemment chez les descendants d'un ancêtre commun mais qu'il reste possible d'identifier leur origine commune. On parle alors de caractères homologues. Aussi, l'identification de ces caractères constitue un argument en faveur de relations de parenté entre les êtres vivants et donc en faveur de l'évolution. Nous examinerons quelques exemples de ces homologies à l'échelle de l'organisme et à l'échelle moléculaire.

A l'échelle de l'organisme
La comparaison du squelette des membres antérieurs chez tous les vertébrés actuels, comme par exemple les primates, les cétacés, les chauve-souris, les oiseaux et fossiles, comme les dinosaures et les ptérosaures (Reptiles volants du Secondaire) montre que quelle que soit sa fonction (préhension, nage, vol, marche), le membre antérieur de tous les vertébrés est construit sur un même plan vraisemblablement hérité d’un ancêtre commun. On retrouve les mêmes segments osseux (humerus, radius, cubitus, carpe, métacarpe, phalanges) affectés de transformations variées conduisant à des fonctions différentes. Il s'agit donc d'organes homologues dérivant de transformations d'un plan de base commun aux Vertébrés tétrapodes. Selon les évolutions différentes de ce plan de base dans les divers groupes il conduit à différents types de membres, bras, patte, nageoire ou aile, par exemple.
La comparaison du développement embryonnaire montre également des étapes communes à tous les vertébrés, révélatrice d’une origine commune, et des caractéristiques propres aux différents groupes qui rendent compte de leur diversité.

A l'échelle moléculaire
Par référence aux organes homologues, on parle de molécules homologues pour des molécules informatives (acides nucléiques et protéines) présentant des similitudes structurales ou