地球上で生物が進化してきた道筋（みちすじ）は系統（けいとう）と呼（よ）ばれる。系統（けいとう）を表す図は，樹木（じゅもく）状（じょう）の形に描（か）かれるため系統樹（けいとうじゅ）と呼（よ）ばれる。一方，分類（ぶんるい）は類似（るいじ）したなかまの集合をつくっていく作業であるので生物の系統（けいとう）関係（かんけい）がそのまま反映（はんえい）されているとは限（かぎ）らない。そのため，絶（た）えず分類（ぶんるい）と系統（けいとう）関係（かんけい）が矛盾（むじゅん）しないようにする努力（どりょく）がされている。新たな系統（けいとう）関係（かんけい）が明らかになって，従来（じゅうらい）の分類（ぶんるい）体系（たいけい）と明らかに矛盾（むじゅん）する場合は，系統（けいとう）関係（かんけい）が反映（はんえい）されるように分類（ぶんるい）体系（たいけい）が改変（かいへん）される。

生物間の系統（けいとう）関係（かんけい）を推定（すいてい）する方法（ほうほう）は数多くある。比較（ひかく）的（てき）大きな生物では昔から外部形態（けいたい），解剖（かいぼう）などによる内部構造（こうぞう）や発生のしかたを比較（ひかく）して系統（けいとう）関係（かんけい）が推定（すいてい）されてきた。また，顕微鏡（けんびきょう）技術（ぎじゅつ）の発達（はったつ）により細胞（さいぼう）の内部構造（こうぞう）などの微細（びさい）構造（こうぞう）を比較（ひかく）することが可能（かのう）になってきた。さらに化学成分（せいぶん）や染色体（せんしょくたい）数などの情報（じょうほう）も系統（けいとう）関係（かんけい）を明らかにするのに使われている。化石は過去（かこ）の生物を知るうえで重要（じゅうよう）な資料（しりょう）であるとともに生物の系統（けいとう）関係（かんけい）を知るうえでも重要（じゅうよう）である。最近（さいきん）では，すべての生物がもつDNAの塩基配列（えんきはいれつ）による系統（けいとう）関係（かんけい）の解析（かいせき）が一般（いっぱん）的（てき）になり，生物界全体の系統（けいとう）関係（かんけい）の概要（がいよう）が明らかになってきた。

古くから外部形態（けいたい）は生物の分類（ぶんるい）基準（きじゅん）として用いられてきた。系統（けいとう）関係（かんけい）を推定（すいてい）するうえでも外部形態（けいたい）や解剖学（かいぼうがく）的（てき）特徴（とくちょう）は重要（じゅうよう）な情報源（じょうほうげん）である。形態（けいたい）の類似（るいじ）には，共通（きょうつう）の祖先（そせん）をもつための類似（るいじ）（相同（そうどう））と，系統（けいとう）関係（かんけい）はないが偶然（ぐうぜん）や同じ機能（きのう）を実現（じつげん）するために似（に）た形態（けいたい）になったもの（相似（そうじ））があり，両者を区別（くべつ）して考える必要（ひつよう）がある。
例（たと）えば同じはねでも鳥の翼（つばさ）と昆虫（こんちゅう）の翅（はね）は起源（きげん）の異（こと）なる構造（こうぞう）であり，相似（そうじ）の関係（かんけい）である。鳥の翼（つばさ）はハチュウ類（るい）や哺乳類（ほにゅうるい）の前肢（ぜんし）と相同（そうどう）である。

動物の系統（けいとう）はその発生様式の比較（ひかく）により探究（たんきゅう）が行われてきた。ヘッケルは「個体（こたい）発生は系統（けいとう）発生を繰（く）り返（かえ）す」と考え，発生様式をもとに動物の系統樹（けいとうじゅ）を作成（さくせい）した。現在（げんざい）ではこの発生反復（はんぷく）説（せつ）が当てはまらない例（れい）も多くあることが明らかになっている。しかし，それでもなお発生様式は系統（けいとう）関係（かんけい）の有力な根拠（こんきょ）として重要（じゅうよう）である。例（たと）えば，ホヤの成体（せいたい）は固着（こちゃく）生活をし，脊索（せきさく）をもたないが，幼生（ようせい）はおたまじゃくし状（じょう）で脊索（せきさく）をもつ。このことから，ホヤは脊椎（せきつい）動物（発生初期（しょき）に脊索（せきさく）を生じる）と近縁（きんえん）であることがわかる。

生物のさまざまな性質（せいしつ）を決定する遺伝（いでん）情報（じょうほう）はDNA上に保持（ほじ）されている。このDNAをもつことは，すべての生物に共通（きょうつう）する特徴（とくちょう）である。そのため，DNAの塩基配列（えんきはいれつ）による比較（ひかく）は，形や大きさが非常（ひじょう）に異（こと）なる生物群（せいぶつぐん）間でも行うことが可能（かのう）である。また，生物のもつDNA上には，多くの遺伝子（いでんし）があり，多数の塩基（えんき）でできている。そのため，DNAのもつ情報（じょうほう）量（りょう）は非常（ひじょう）に多く，精度（せいど）のよい推定（すいてい）が可能（かのう）である。
DNAは領域（りょういき）により突然（とつぜん）変異（へんい）による塩基配列（えんきはいれつ）の変化（へんか）が蓄積（ちくせき）する速さが異（こと）なる。例（たと）えば重要（じゅうよう）な機能（きのう）をもつタンパク質（しつ）の遺伝子（いでんし）では，アミノ酸（さん）を変化（へんか）させてタンパク質（しつ）の機能（きのう）に影響（えいきょう）を与（あた）えるような突然（とつぜん）変異（へんい）はまれにしか集団（しゅうだん）中には残（のこ）らず，比較（ひかく）的（てき）近縁（きんえん）な生物種（せいぶつしゅ）間の塩基配列（えんきはいれつ）の違（ちが）いが少ない。一方，アミノ酸（さん）配列を変化（へんか）させない突然変異（とつぜんへんい）や機能（きのう）にあまり影響（えいきょう）しないアミノ酸（さん）が置換（ちかん）される突然（とつぜん）変異（へんい）は集団（しゅうだん）中に残（のこ）ることが多く，比較（ひかく）的（てき）近縁（きんえん）な生物種（せいぶつしゅ）間でも塩基配列（えんきはいれつ）の違（ちが）いが多くみられる。DNAのこのような特徴（とくちょう）を利用（りよう）して，生物界全体の系統（けいとう）から近縁（きんえん）種（しゅ）間の系統（けいとう）まで広範囲（こうはんい）の系統（けいとう）を推定（すいてい）するのに適用（てきよう）することが可能（かのう）である。

生物の種（しゅ）を正式に表すには学名（がくめい）を用いる。学名（がくめい）の命名方法（ほうほう）は国際（こくさい）規約（きやく）により定められていて，現在（げんざい）はリンネが確立（かくりつ）した二名法（にめいほう）が採用（さいよう）されている。すなわち属名（ぞくめい）と種小名（しゅしょうめい）を併記（へいき）する方法（ほうほう）で，その後に命名者を付（ふ）すこともある。学名（がくめい）は必（かなら）ず属名（ぞくめい）がついているので，同じ属（ぞく）に入れられる近縁（きんえん）な種（しゅ）は学名（がくめい）を見るとわかるようになっている。これに対して，私（わたし）たちが日本で一般（いっぱん）的（てき）に用いているのは和名（わめい）である。和名（わめい）には規約（きやく）がなく，慣用（かんよう）的（てき）に使用されている。
今日では，生物を分類（ぶんるい）する基本的（きほんてき）な単位（たんい）として種（しゅ）が用いられている。種（しゅ）は同じような特徴（とくちょう）をもった個体（こたい）の集まりであるが，そのあり方は生物によりさまざまで画一的（かくいつてき）な定義（ていぎ）は難（むずか）しい。種（しゅ）の基準（きじゅん）として数多くの考え方があるが，互（たが）いに交配し子孫（しそん）を残（のこ）すことが可能（かのう）かどうかを基準（きじゅん）とする生物学的種（しゅ）の概念（がいねん）を用いる場合が多い。
地球上の数多くの生物を種名（しゅめい）だけで認識（にんしき）するには限界（げんかい）がある。そのため，お互（たが）いが似（に）たような種（しゅ）を集めて属（ぞく）という階級がつくられている。同様に似（に）た属（ぞく）をまとめて科（か）がつくられる。さらに上位（じょうい）の階級として目（もく），綱（こう），門（もん），界（かい）が設（もう）けられ，階層（かいそう）的（てき）に整理，分類（ぶんるい）される。また，種（しゅ）の下位（かい）の階級として亜種（あしゅ），変種（へんしゅ）や品種（ひんしゅ）が用いられている。これらの各（かく）階級に属（ぞく）する生物群（せいぶつぐん）は分類（ぶんるい）群（ぐん）と呼（よ）ばれている。種（しゅ）以外（いがい）の分類（ぶんるい）群（ぐん）をまとめる基準（きじゅん），階級の基準（きじゅん）を一意的（いちいてき）に定めることは難（むずか）しく，しばしば人為（じんい）的（てき）な分類（ぶんるい）体系（たいけい）となる。しかし，できるだけ対象（たいしょう）生物のたどってきた歴史（れきし），すなわち系統（けいとう）を反映（はんえい）する分類（ぶんるい）になるように努力（どりょく）されている。