Les structures homologues, telles que les nageoires des baleines et les mains des singes, démontrent que même si une espèce peut utiliser des structures à des fins différentes, l'espèce partage un ancêtre commun. Par définition, les structures homologues se réfèrent à celles dérivées de structures ancestrales similaires. Le monde naturel regorge d'exemples de structures homologues, ce que la théorie de la sélection naturelle prédit devrait être le cas.
À l'origine, les scientifiques regroupaient les animaux en fonction de leur similitude physique globale. Cela signifie que les chauves-souris étaient considérées comme des proches parents des insectes et des oiseaux, car tous les animaux volent. Cependant, comme l'ont vérifié les techniques modernes d'ADN, les chauves-souris ne sont pas liées aux insectes et aux oiseaux, mais plutôt à des mammifères liés aux rongeurs. Leurs ailes ont évolué à partir des mêmes os que les ailes des oiseaux - les os des mains et des bras que possédaient leurs ancêtres.
Le fait que les bras des ratons laveurs, les ailes des oiseaux et les nageoires des baleines soient tous de conception similaire démontre qu'ils ont tous évolué à partir d'un ancêtre commun. Lorsqu'elles sont vues dans une radiographie, les trois structures partagent des similitudes frappantes, malgré les différentes manières dont les trois structures ont évolué. Parfois, les structures homologues ne présentent pas de ressemblances évidentes entre elles. Par exemple, les os carrés des serpents sont longs, minces et résident dans les mâchoires des animaux. En revanche, les os carrés ont évolué pour devenir de petits os de l'oreille moyenne pour les mammifères.
