Struktury homologiczne, takie jak płetwy wielorybów i ręce małp, pokazują, że chociaż gatunek może wykorzystywać struktury do różnych celów, gatunki mają wspólnego przodka. Z definicji odnoszą się struktury homologiczne do tych, które pochodziły z podobnych do przodków struktur. Naturalny świat jest pełen przykładów struktur homologicznych, które powinna stanowić teoria selekcji naturalnej.
Pierwotnie naukowcy pogrupowali zwierzęta na podstawie ich ogólnego podobieństwa fizycznego. Oznacza to, że nietoperze zostały uznane za bliskich krewnych owadów i ptaków, ponieważ wszystkie zwierzęta latają. Jednak, jak potwierdziły współczesne techniki DNA, nietoperze nie są spokrewnione z owadami i ptakami, ale zamiast tego są ssakami spokrewnionymi z gryzoniami. Ich skrzydła wyewoluowały z tych samych kości, z których wyrosły skrzydła ptaków - kości rąk i ramion, które posiadali ich przodkowie.
Fakt, że ramiona szopów, skrzydełka ptaków i płetwy wielorybów są podobne w konstrukcji, pokazuje, że wszystkie wyewoluowały od wspólnego przodka. Podczas oglądania na zdjęciu rentgenowskim wszystkie trzy struktury wykazują uderzające podobieństwa, pomimo różnych sposobów ewolucji tych trzech struktur. Czasami struktury homologiczne nie mają wyraźnych podobieństw. Na przykład czworoboczne kości węży są długie, cienkie i znajdują się w szczękach zwierząt. Natomiast kości czworokątne przekształciły się w małe kości ucha środkowego dla ssaków.
