Filogenetika molekuler adalah cabang dari filogeni yang menganalisis perbedaan molekul genetik yang dapat diturunkan, terutama dalam urutan DNA, untuk mendapatkan informasi tentang hubungan evolusi organisme. Dari analisis ini, proses di mana keanekaragaman di antara spesies telah tercapai dapat ditentukan. Hasil analisis filogenetik molekuler dinyatakan dalam pohon filogenetik. Filogenetik molekuler adalah salah satu aspek sistematika molekuler, istilah yang lebih luas yang juga termasuk penggunaan data molekuler dalam taksonomi dan biogeografi. Filogenetika molekuler dan evolusi molekuler menunjukkan korelasi satu dengan lainnya. Evolusi molekuler dapat didefinisikan sebagai proses perubahan selektif (mutasi) pada tingkat molekuler (gen, protein, dll) di berbagai cabang di pohon kehidupan (evolusi). Filogenetika molekuler membuat kesimpulan dari hubungan evolusi yang timbul karena evolusi molekuler dan menghasilkan konstruksi pohon filogenetik. Gambar yang ditampilkan di kanan menggambarkan pohon filogenetik kehidupan sebagai salah satu pohon detail pertama, menurut informasi yang diketahui pada 1870-an oleh Haeckel.
^Suárez-Díaz, Edna & Anaya-Muñoz, Victor H. (2008). "History, objectivity, and the construction of molecular phylogenies". Stud. Hist. Phil. Biol. & Biomed. Sci. 39 (4): 451–468. doi:10.1016/j.shpsc.2008.09.002. PMID19026976.
Soltis, P.S., Soltis, D.E., and Doyle, J.J. (1998) Molecular Systematics of Plants II: DNA Sequencing. Kluwer Academic Publishers Boston, Dordrecht, London. ISBN0-41211-131-4.
San Mauro, D.; Agorreta, A. (2010). "Molecular systematics: a synthesis of the common methods and the state of knowledge". Cellular & Molecular Biology Letters. 15 (2): 311–341. doi:10.2478/s11658-010-0010-8.