Todas espécies existentes possuem um único antepassado comum, talvez a primeira célula com seu DNA e processos metabólicos fundamentais. No gráfico abaixo, estas espécies existentes no presente, divergiram o mesmo tempo (suponha uns 3,5 bilhões de anos) desta célula primordial, então todas as espécies estão no mesmo grau de evolução, ou seja, não há espécies menos e mais evoluídas, ou inferiores e superiores.
O que existe são espécies mais e menos complexas ou com poucas ou muitas modificações a partir de um ancestral. Além disto para distintas espécies o tempo evolutivo é distinto do tempo real, já que o que conta evolutivamente é o tempo em gerações: assim bactérias podem responder mais rapidamente às pressões seletivas dos antibióticos do que os vertebrados sendo mortos por poluentes químicos, porque as gerações bacterianas duram horas ou dias e para os vertebrados este tempo é muito mais longo.

Na segunda figura abaixo é demonstrada a realidade do estudo dos fósseis na reconstituição da história evolutiva: na maior parte das vezes é quase impossível estabelecer realmente uma história de ancestralidade entre um fóssil e uma espécie vivente porque na verdade muito provavelmente os fósseis encontrados representam espécies de linhagens extintas, que não deixaram descendência. Extinção tem predominado o registro fóssil, mas aparentemente, nenhuma extinção passada tem sido tão acelerada quanto o que o homem está causando agora.
 
 

Grande parte dos estudos passados de reconstrução filogenética, ou seja, a história evolutiva de transformação das espécies baseou-se no estudo de fósseis.
Em teoria, observando-se o registro fóssil, datação e principalmente a presença de determinadas características morfológicas pode-se desenhar uma história de ancestralidade comum entre espécies viventes com o auxílio dos fósseis. Assim, histórias evolutivas podem ser reproduzidas como árvores tal como na figura abaixo:
 

No entanto, devido às limitações e imperfeições do registro fóssil, geralmente espécies ancestrais chaves estão faltando (missing links). Na verdade a maior parte dos fósseis encontrados não são considerados como ancestrais diretos de espécies viventes. Estes são geralmente de espécies relacionadas que não perpetuaram, o que nos leva a imaginar a extinção como um fator muito importante na interpretação do registro fóssil e que as espécies viventes são resultado de uma pequena porção da diversidade de formas que existia no passado.

Os dados morfológicos de espécies viventes podem ser utilizados para se inferir relações evolutivas (ancestralidade comum) entre as espécies.

A partir de um único carácter, por exemplo, "forma da mão" podemos tentar inferir a seguinte filogenia:

Esta árvore representa uma associação de espécies agrupadas de acordo com similaridade, neste caso, utilizando-se dos dados morfológicos da mão destes primatas. Esta árvore não é compatível com a árvore real onde na verdade Chimpanzé compartilha um ancestral recente comum com o Homem, e não o Gorila (como na árvore acima), que se separou das linhagens do homem e chimpanzé anteriormente.
Para tentar minimizar o erro nas interpretações filogenéticas busca-se estudar uma grande quantidade de caracteres ao mesmo tempo, esperando-se alcançar uma árvore filogenética mais próxima da realidade, o que não é o caso da figura acima.

No entanto existem duas maneiras bem diferentes de se interpretarem os dados (variações nos caracteres) que correspondem a duas grandes linhas : a Fenética e a Cladística que será discutida na parte de tipos de reconstruções filogenéticas.