Evolusjonær slektskap bestemmes av genetisk likhet, ikke fysisk utseende. To arter som ser helt ulike ut, kan være nærmere slektet enn arter som ligner på dem.
Konvergent evolusjon
Ubeslektede arter kan uavhengig av hverandre utvikle lignende trekk som svar på sammenlignbare miljøtrykk. Delfiner og fisk har begge strømlinjeformede kroppar, men tilhører helt ulike evolusjonære linjer.
Felles arvelige trekk
Noen trekk vedvarer fra felles forfedre selv etter at arter divergjerer. Flaggermus og fugler har begge vinger, men flaggermus er pattedyr mens fugler er reptiler (eller dinosaur-avkom).
Molekylært bevis
DNA-sekvensering avslører genetiske relasjoner som fysiske trekk kan skjule. Arter som ser ulike ut, kan likevel dele nære genetiske bånd.
Adaptiv radiasjon
En enkelt forfedre kan gi opphav til mangfoldige arter med distinkte tilpasninger. Darwins finkar på Galápagos øyene utviklet ulike nebbformer mens de forble nært slektet.