Homologija yra biologinė sąvoka, apibūdinanti panašumus tarp rūšių, atsirandančių dėl bendrų protėvių. Tai yra pagrindinė evoliucijos tyrimo idėja, nes ji atspindi filogenetinio medžio išsišakojimą. Paprastai tariant, jei dvi rūšys turi daug bendrų savybių ir genų, tikėtina, kad jos viena nuo kitos skyrėsi – ty susiformavo – palyginti neseniai evoliucijos laikotarpiu.
Visi organizmai yra susiję su kitais organizmais per evoliuciją iš nedaugelio bendrų protėvių. Vadinasi, homologijų apstu biologiniame pasaulyje. Oksidacinis fosforilinimas, oksidacijos panaudojimo procesas adenozino trifosfatui gaminti, yra beveik universali biologinė homologija. Šį procesą naudojo ankstyviausi organizmai, o vėlesni evoliucijos pokyčiai jį pakeitė, bet nepakeitė.
Priešingai, smegenys atsiranda ne kiekviename organizme. Jie yra tik gyvūnams būdinga savybė. Ne visi gyvūnai turi smegenis, bet dauguma turi. Tai, ar rūšis turi smegenis, ar ne, aiškiai parodo jos vietą evoliucijos medyje. Kai kurių organizmų, kurie nuo to laiko pasikeitė mažiau, smegenys yra panašios į pirmųjų. Tačiau svarbu atsiminti, kad šie organizmai išliko ir pasikeitė per tiek pat evoliucijos laiko, kiek ir sudėtingesni.
Homologija dažnai aptariama priešingai nei analogija. Ne kiekvienas panašumas tarp dviejų organizmų yra bendros evoliucinės kilmės rezultatas. Jei dvi rūšys atsiduria aplinkoje, palankioje tam tikram prisitaikymui, šis prisitaikymas gali atsirasti nepriklausomai abiejose rūšyse. Pavyzdžiui, oposumai sukūrė priešpriešinius nykščius nepriklausomai nuo primatų. Šis rezultatas labai nestebina, nes priešpriešiniai nykščiai yra naudingi. Kadangi evoliucija yra nenuspėjama ir chaotiška, analogija yra daug rečiau paplitusi nei homologija.
Genetikos tyrimas patobulino homologijos sampratą su tiesioginiu DNR sekų palyginimu. Kad būtų galima tiesiogiai skaityti genetinę informaciją, mokslininkai, remdamiesi fiziologiniais stebėjimais, turėjo spėlioti apie homologiją ir apskritai taksonomiją. Dabar santykinis alelių, randamų skirtinguose organizmuose, panašumas gali pateikti tvirtų įrodymų apie jų evoliucinį ryšį. Neaiškumas, ar bendras turtas yra homologinis ar analogiškas, gali būti visiškai išspręstas ištyrus DNR; statistiškai tam tikras panašumo lygis tarp sekų negalėjo atsirasti savaime.
Genetika taip pat sukūrė subklasifikacijų poreikį homologijos sąvokoje. Ortologija reiškia genų panašumus, atsirandančius dėl specifikacijos. Paralogija apibūdina genų homologijas, kurios atsirado dėl dubliavimosi vieno organizmo genome. Ksenolgija yra homologija, atsirandanti dėl šoninio genų perdavimo: genetinės medžiagos, perduodamos per virusą arba, pavyzdžiui, mokslininkų. Ksenologinių homologijų egzistavimas apsunkina tobulai vienakrypčio evoliucinio medžio šakojimosi idėją.