Una vez que los científicos han estudiado muchos caracteres en especies diferentes y han deducido cuales son probablemente homólogos, los caracteres se pueden utilizar para reconstruir un árbol evolutivo. Solamente los caracteres homólogos son evidencias de ancestría común y pueden ser utilizados para reconstruir las relaciones evolutivas entre diferentes especies. Por ejemplo, los humanos, los chimpancés y los gorilas tienen pulgares que son muy parecidos anatómicamente y son homólogos. El pulgar del panda, sin embargo, evolucionó independientemente de los pulgares de estos primates. Esto (junto con toneladas de otras evidencias) sugiere que los humanos, los chimpancés, y los gorilas, están más emparentados entre ellos que cualquiera de ellos lo está con el panda.

Los científicos no siempre empiezan por la anatomía para saber si dos estructuras son homólogas. A veces, se usa una filogenia para ayudar a determinar si un carácter es o no homólogo; sin embargo, esta filogenia debe estar basada en otros caracteres, no en el carácter en cuestión. Esto nos asegura que el razonamiento de los científicos no es circular. Muchas diferentes fuentes de evidencias alimentan estos argumentos, y los científicos se quedan con la conclusión que es más consistente con la evidencia.