Fylogeneze (ze starověké řečtiny φῦλον – „kmen, klan“ a γένεσις – „původ“) je úsek biologické systematiky, který studuje evoluční vztahy mezi různými skupinami organismů a historii jejich vývoje.
Hlavním úkolem fylogeneze je rekonstrukce fylogenetických stromů odrážejících odvozené evoluční vztahy mezi taxony. K tomuto účelu slouží srovnávací údaje z morfologie, embryologie, fyziologie, paleontologie a dalších oblastí biologie. V posledních desetiletích nabylo ve fylogenetických rekonstrukcích velkého významu porovnávání genových a proteinových sekvencí různých druhů.
Fylogeneze nám tedy umožňuje rekonstruovat evoluční historii skupin organismů a stanovit míru vztahu mezi nimi. Tyto znalosti jsou důležité pro pochopení mechanismů evoluce a rozmanitosti života na Zemi.
Fylogeneze je přirozená sekvence vzniku a vývoje orgánů a systémů v procesu evoluce živých organismů. Fylogenetický vývoj probíhá v souladu se zákony zachování, ale s přítomností přechodů z jedné strukturální a funkční jednotky do jiných. Soubor přestaveb a vznik novotvarů tvoří cestu evolučního vývoje určitých orgánů, systémů, organismu, počínaje počátkem a konče tou či onou funkcí u člověka. Podstata fylogeneze spočívá v tom, že nejprve vznikají méně dokonalé struktury – tedy počáteční zárodky orgánů – a z nich se pak postupem času vytvářejí dokonalejší orgány. Pro vývoj orgánu je nutné, aby se v embryu objevily a vytvořily všechny prvky, ze kterých se orgán vyvíjí.