V biologii je fylogenetika studiem evoluční příbuznosti mezi různými skupinami organismů (např. druhy, populace), která je objevena pomocí molekulárních sekvenčních dat a morfologických datových matic.
Taxonomie, klasifikace organismů podle podobnosti, byla bohatě poučena fylogenetikou, ale zůstává metodologicky a logicky odlišná. Pole se však překrývají ve vědě fylogenetické systematiky nebo kladismu, kde se k ohraničení taxonů používají pouze fylogenetické stromy, z nichž každý představuje skupinu rodově propojených jedinců.
Evoluce je považována za proces větvení, kdy se populace mění v průběhu času a mohou se specializovat do samostatných větví, hybridizovat společně nebo končit vyhynutím. To lze vizualizovat jako multidimenzionální znakový prostor, kterým se populace pohybuje v průběhu času. Problém, který představuje fylogenetika, je, že genetická data jsou dostupná pouze pro současnost a fosilní záznamy (osteometrická data) jsou sporadické a méně spolehlivé. Naše znalosti o tom, jak evoluce funguje, se používají k rekonstrukci celého stromu.