Pokrewieństwo ewolucyjne determinuje podobieństwo genetyczne, a nie wygląd zewnętrzny. Dwa gatunki wyglądające zupełnie inaczej mogą być bliżej spokrewnione niż te, które na siebie przypominają.
Ewolucja zbieżna
Niespokrewnione gatunki mogą niezależnie rozwijać podobne cechy w odpowiedzi na porównywalne presje środowiskowe. Delfiny i ryby mają usprawnione ciała, ale należą do zupełnie odrodnych linii ewolucyjnych.
Wspólne cechy przodkowe
Niektóre cechy utrzymują się od wspólnych przodków mimo rozgałęzienia gatunków. Nietoperze i ptaki mają skrzydła, ale nietoperze to ssaki, a ptaki – gady.
Dowody molekularne
Sekwenowanie DNA ujawnia relacje genetyczne, których cechy fizyczne mogą ukrywać. Gatunki wyglądające inaczej mogą wciąż mieć bliskie więzi genetyczne.
Radiacja adaptacyjna
Pojedynczy przodek może dać początek różnorodnym gatunkom z odrębnymi adaptacjami. Finki Darwina na Galápagosach wyewoluowały różne kształty dziobów, pozostając blisko spokrewnione.