Cây tiến hóa là một sơ đồ hoặc hình ảnh mô tả mối quan hệ tiến hóa giữa các loài sinh vật, phản ánh nguồn gốc chung cũng như quá trình phân nhánh của chúng theo thời gian. Trong cây tiến hóa, các nhánh biểu thị cho sự chuyển hóa di truyền từ tổ tiên chung, trong khi vị trí giao nhau thể hiện điểm mà các dòng họ lớn biệt hóa thành những nhóm khác nhau. Việc dựng cây tiến hóa thường dựa trên việc phân tích các đặc điểm hình thái, sinh học phân tử, thậm chí dựa vào mã di truyền. Từ các dữ liệu này, các nhà khoa học sử dụng phương pháp phân tích phát sinh loài để tái tạo lại lịch sử tiến hóa của từng nhóm sinh vật, qua đó giúp chúng ta nhận biết được mức độ gần gũi hay cách xa nhau về mặt di truyền giữa các loài.

Việc nghiên cứu cây tiến hóa giữ vai trò rất quan trọng trong ngành sinh học và khoa học sự sống. Không chỉ giúp giải thích nguồn gốc của các loài động thực vật hiện nay trên Trái Đất, cây tiến hóa còn mang đến cái nhìn sâu sắc về cơ chế phát triển và sự thích nghi của sinh vật qua các thời kỳ địa chất. Nhờ vào cây tiến hóa, các nhà khoa học có thể truy vết quá trình phát sinh của gen mới, thậm chí dự đoán khả năng xuất hiện của các đặc điểm sinh học mới trong tương lai. Ngoài ra, loại sơ đồ này cũng được ứng dụng trong y học, ví dụ để tìm hiểu quá trình tiến hóa của virus, vi khuẩn và các tác nhân gây bệnh khác nhằm xây dựng chiến lược kiểm soát và điều trị hiệu quả hơn.

Sự phát triển của công nghệ giải mã trình tự gen hiện đại đã góp phần hỗ trợ mạnh mẽ cho việc xây dựng các cây tiến hóa ngày càng chính xác. Trước đây, các nghiên cứu chủ yếu dựa vào đặc điểm hình thái bên ngoài, nên độ chính xác còn hạn chế. Ngày nay, nhờ vào việc giải mã ADN và phân tích các chuỗi trình tự gen, các nhà khoa học có thể so sánh trực tiếp vật liệu di truyền giữa các loài. Điều này cho phép xác định mối liên hệ tiến hóa tiệm cận với thực tế, đồng thời phát hiện ra các nhánh tiến hóa ẩn, các loài mới, thậm chí những điểm giao nhau không ngờ trong lịch sử phát triển của chúng. Như vậy, cây tiến hóa không chỉ đơn thuần là công cụ khoa học mà còn là chìa khóa mở ra nhiều bí ẩn về sự sống trên Trái Đất.