Komparativna anatomija proučava fizičke strukture unutar i među vrstama, rodovima i višoj razini klasifikacije života. Koncepti homolognih, analognih i tragičnih struktura temeljni su i podupiru ovo polje. Osim sa zoologijom, ima bliske veze s filogenijom, koja se bavi evolucijom vrsta, te evolucijskom biologijom i paleontologijom. Također informira kladistiku, dominantnu metodologiju koja se koristi za identifikaciju i razvrstavanje vrsta predaka i potomaka organizama u evolucijske skupine.
Flamanski znanstvenik Andreas Vesalius iz 16. stoljeća postavio je temelje za razvoj komparativne anatomije izdanjem De Humani Corporis Fabrica Fabrica Libri Septem iz 1534., tj. Sedam knjiga o strukturi ljudskog tijela. Izdavanje Fabrice, kako je skraćeno poznato, pokrenulo je novu tradiciju empirijskog proučavanja anatomije i pojavu moderne komparativne anatomije, čije se osnivanje pripisuje engleskom znanstveniku i liječniku iz 17. stoljeća Edwardu Tysonu.
Razlike i sličnosti u usporednoj anatomiji, sada proširene studijama molekularne biologije, temelj su za uspostavljanje evolucijskih odnosa između i između vrsta. Proučavanje komparativne anatomije proizvelo je snažne dokaze koji podupiru teoriju evolucije. Vjeruje se da su organizmi koji imaju slične anatomske strukture od embrija do odraslih oblika usko povezani u evolucijskom smislu. Također se pretpostavlja da imaju zajedničkog pretka.
Jedan od temeljnih koncepata komparativne anatomije je onaj o homolognim strukturama. Homologne anatomske strukture su one koje se nalaze u organizmima koji su vrlo slični u embriološkom razvoju i obliku, ali različiti u funkciji. Vjeruje se da postojanje homolognih struktura implicira da su organizmi evolucijski blisko povezani i da dijele zajedničkog pretka. Prednji udovi sisavaca – kao što su leđne peraje kitova i dupina, prednje noge mačaka i pasa, te ruke i noge ljudi i drugih primata – primjeri su homolognih struktura.
Anatomske strukture pronađene u organizmima koje su različite u smislu razvoja i morfologije, ali slične u funkciji poznate su kao analogne strukture. Razlike u embrionalnom razvoju i konačnom obliku impliciraju da ne postoji bliski evolucijski odnos između dva organizma i da nemaju zajedničkog pretka. Primjer analognih struktura su krila insekata i ptica.
Drugi važan koncept je onaj rudimentnih struktura. Anatomske značajke pronađene u organizmu koje više ne služe nijednoj funkciji nazivaju se tragične strukture. Često su smanjene u veličini, poput ljudskog slijepog crijeva. Prisutnost obilježja u jednom organizmu i tragične u drugom implicira da njih dvoje dijele zajedničkog evolucijskog pretka i da su usko povezani u evolucijskom smislu. Kitovi, na primjer, imaju zaostale kosti stražnjih nogu slične onima kopnenih sisavaca.