L'homologie en série est le développement de caractéristiques spéciales à partir d'une structure qui se produit dans chaque section du corps d'un organisme. Un exemple courant d'homologie en série est la structure spécialisée des membres des arthropodes. Chaque section d'un corps d'arthropode a une paire d'appendices. Ces appendices peuvent se développer dans l'embryon sous forme de pattes, d'ailes ou d'antennes.
La capacité d'adapter des ensembles entiers de membres à de nouveaux défis est une partie importante du succès des arthropodes. D'une forme ancestrale semblable à un mille-pattes, les insectes ont développé six pattes, deux ou quatre ailes, des antennes sensibles et des pièces buccales complexes.
Les vertébrés présentent également une homologie en série, bien que la segmentation des vertébrés soit moins prononcée que chez les arthropodes. La répétition en série de sections vertébrales, chacune avec son os, son complexe nerveux et ses vaisseaux sanguins, est un bon exemple de cette segmentation. Les vertébrés à respiration aérienne, connus sous le nom de tétrapodes, ont tous quatre membres, deux par section, qui ont parfois été modifiés de manière unique à l'espèce.
L'homologie en série profite aux organismes de plusieurs manières. Il rend l'ajout ou la suppression de sections aussi simple qu'une mutation ponctuelle vers un gène contrôleur. Il permet l'élaboration de structures spécialisées dans le corps, et il assure même une symétrie bilatérale, car un seul changement génétique affecte les deux côtés de la section simultanément.