Ortologija je osobina u dvije ili više vrsta koja je naslijeđena od zajedničkog pretka. Može se suprotstaviti evolucijskoj analogiji, što je slična osobina koja je evoluirala neovisno. Geni koji se prenose s roditelja na potomstvo mogu ostati netaknuti, što će često rezultirati ispoljavanjem sličnih fizičkih osobina. Međutim, ako geni mutiraju mnogo puta, prirodnom selekcijom mogu na kraju proizvesti slične vanjske osobine. Ortologija u različitim vrstama odnosi se na slične osobine čiji geni imaju nasljedno, a ne mutirano podrijetlo.
Različite vrste pokazuju različite karakteristike, ali neke od tih osobina mogu biti vrlo slične. Na primjer, mnoge životinje imaju ruke s pet prstiju, iako se ti prsti mogu značajno razlikovati po veličini ili obliku. Ortologija se bavi podrijetlom gena koji su odgovorni za fizičke osobine kao što su prsti. Ovi geni mogu evoluirati na dva različita načina – ili neovisno kroz mutaciju ili nasljedno kroz ortologiju.
Priroda je prepuna primjera osobina koje su se razvijale neovisno. Na primjer, i morski psi i dupini imaju aerodinamična tijela s okomitom perajem na leđima. Međutim, unutarnja anatomija morskih pasa i dupina vrlo je različita; zapravo su evolucijski prilično udaljeni. Njihov najbliži zajednički predak živio je dugo u prošlosti. Umjesto naslijeđenih, geni odgovorni za mnoge od njihovih sličnih osobina razvili su se neovisno zbog sličnog okruženja.
Usko povezane vrste, s druge strane, nasljeđuju mnoge iste osobine od zajedničkog pretka. Kada se to dogodi, obrasci u molekuli deoksiribonukleinske kiseline (DNK) se netaknuti prenose na potomstvo kroz mnoge generacije. Bez ikakvih mutacija koje bi mijenjale gene, oni će biti naslijeđeni od potomaka i često će rezultirati istim vanjskim osobinama kao u organizama predaka. Ako je nasljedstvo uzrok određenog gena, kaže se da je ortologan.
Kada se pojavi ortologija, dotični gen može, ali i ne mora imati istu funkciju u životu i reprodukciji svog domaćina. U mnogim slučajevima, gen će imati istu ulogu. Prsti kod primata, na primjer, obično imaju slične funkcije – skupljanje hrane, kretanje kroz drveće i borbu protiv neprijatelja. Međutim, ortologni geni povremeno će obavljati različite uloge. Ljudi imaju pet prstiju, ali ne mogu uhvatiti grane kao prsti gorile.
Identificiranje ortologije ključno je u usporedbi funkcije gena između organizama. Također je korisna u klasifikaciji života na Zemlji, koja se zove taksonomija. Poznavanje podrijetla određenih gena može pomoći znanstvenicima razumjeti zašto neke životinje, poput morskih pasa i dupina, izgledaju slično, ali se ponašaju vrlo različito.