Ortologija yra dviejų ar daugiau rūšių bruožas, paveldėtas iš bendro protėvio. Jį galima supriešinti su evoliucine analogija, kuri yra panašus bruožas, kuris išsivystė nepriklausomai. Genai, perduodami iš tėvų palikuonims, gali likti nepažeisti, todėl dažnai pasireiškia panašios fizinės savybės. Tačiau jei genai mutuoja daug kartų, per natūralią atranką jie gali sukurti panašius išorinius bruožus. Skirtingų rūšių ortologija reiškia panašius bruožus, kurių genai yra paveldimos, o ne mutavusios kilmės.
Skirtingos rūšys pasižymi skirtingomis savybėmis, tačiau kai kurios iš šių savybių gali būti labai panašios. Pavyzdžiui, daugelis gyvūnų turi rankas su penkiais pirštais, nors šie pirštai gali labai skirtis savo dydžiu ar forma. Ortologija yra susijusi su genų, atsakingų už fizines savybes, tokias kaip pirštai, kilme. Šie genai gali vystytis dviem skirtingais būdais – arba nepriklausomai per mutaciją, arba paveldėti per ortologiją.
Gamtoje gausu bruožų, kurie išsivystė savarankiškai, pavyzdžių. Pavyzdžiui, tiek rykliai, tiek delfinai turi supaprastintą kūną su vertikaliu peleku ant nugaros. Tačiau ryklių ir delfinų vidinė anatomija labai skiriasi; iš tikrųjų jie evoliuciškai yra gana toli. Jų artimiausias bendras protėvis ilgą laiką gyveno praeityje. Užuot paveldimi, genai, atsakingi už daugelį panašių bruožų, išsivystė savarankiškai dėl panašios aplinkos.
Kita vertus, glaudžiai susijusios rūšys daugelį tų pačių savybių paveldi iš bendro protėvio. Kai tai atsitiks, dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) molekulės modeliai nepažeisti palikuonims perduodami daugeliui kartų. Be jokių mutacijų, skirtų pakeisti genus, jie bus paveldimi palikuonių ir dažnai turės tokias pačias išorines savybes kaip ir protėvių organizmai. Jei paveldimumas yra konkretaus geno priežastis, sakoma, kad jis yra ortologinis.
Kai atsiranda ortologija, aptariamas genas gali atlikti tą pačią funkciją savo šeimininko gyvenime ir daugintis arba ne. Daugeliu atvejų genas atliks tą patį vaidmenį. Pavyzdžiui, primatų pirštai paprastai atlieka panašias funkcijas – renka maistą, juda per medžius ir kovoja su priešais. Tačiau ortologiniai genai kartais atliks skirtingus vaidmenis. Žmonės turi penkis pirštus, bet negali sugriebti šakų kaip gorilos pirštai.
Ortologijos nustatymas yra labai svarbus lyginant genų funkcijas tarp organizmų. Tai taip pat naudinga klasifikuojant gyvybę Žemėje, kuri vadinama taksonomija. Žinodami konkrečių genų kilmę, mokslininkai gali suprasti, kodėl kai kurie gyvūnai, pavyzdžiui, rykliai ir delfinai, atrodo panašiai, bet elgiasi labai skirtingai.