Fylogenia (muinaisesta kreikasta φῦλον - "heimo, klaani" ja γένεσις - "alkuperä") on biologisen systematiikan osa, joka tutkii eri organismiryhmien välisiä evoluutiosuhteita ja niiden kehityshistoriaa.
Fylogenian päätehtävä on fylogeneettisten puiden rekonstruointi, jotka heijastavat taksonien välisiä päätelmiä evolutionaarisia suhteita. Tätä tarkoitusta varten käytetään vertailevaa tietoa morfologiasta, embryologiasta, fysiologiasta, paleontologiasta ja muista biologian alueista. Viime vuosikymmeninä eri lajien geeni- ja proteiinisekvenssien vertailusta on tullut suuri merkitys fylogeneettisissa rekonstruktioissa.
Siten filogenia antaa meille mahdollisuuden rekonstruoida organismiryhmien evoluutiohistoriaa ja määrittää niiden välisen suhteen asteen. Tämä tieto on tärkeää maapallon evoluution ja monimuotoisuuden mekanismien ymmärtämiseksi.
Fylogeneesi on luonnollinen sekvenssi elinten ja järjestelmien syntymiselle ja kehitykselle elävien organismien evoluutioprosessissa. Fylogeneettinen kehitys tapahtuu säilymislakien mukaisesti, mutta siirtymiä yhdestä rakenteellisesta ja toiminnallisesta yksiköstä muihin. Joukko uudelleenjärjestelyjä ja kasvainten ilmaantumista muodostavat tiettyjen elinten, järjestelmien, organismien evoluutiokehityksen polun alusta alkaen ja päättyen johonkin tai toiseen toimintoon ihmisessä. Fylogenian ydin on, että ensin syntyy vähemmän täydellisiä rakenteita – eli elinten alkuperäiset alkiot – ja sitten ajan myötä niistä muodostuu täydellisempiä elimiä. Elimen kehittymisen kannalta on välttämätöntä, että kaikki elementit, joista elin kehittyy, näkyvät ja muodostuvat alkiossa.