Systematiikka ja taksonomia ovat lähekkäisiä biologian aloja, jotka tutkivat eliöiden tieteellistä luokittelua Linnén luoman luokittelun pohjalta. Taksonomiaan kuuluu nykyisten ja sukupuuttoon kuolleiden eliöiden kuvaus, nimeäminen ja ryhmittely (luokittelu). 

Systematiikka tutkii eliöiden monimuotoisuutta ja eliöiden välisiä sukulaisuussuhteita. Fylogenia kuvaa taas lajien polveutumis- eli kehityshistoriaa. Eliöiden välisiä sukulaisuussuhteita voidaan havainnollistaa haarautuvien sukupuiden avulla. Nykyinen lajien luokittelu painottaa lajien välisiä sukulaisuussuhteita ja evolutiivista kehitystä.



Carl von Linné Ruotsin sadan kruunun setelissä.

Linné luokitteli lajeja aikanaan lähinnä ulkonäön perusteella: vertailemalla rakenteen eroja ja samankaltaisuuksia. Jos eliöt muistuttavat rakenteellisesti toisiaan, niin voidaan olettaa niiden olevan myös sukua toisilleen, sillä mitä läheisempää sukua ne ovat toisilleen, sitä myöhemmin ne ovat kehittyneet eri suuntiin yhteisestä kantamuodosta (katso edellisen luvun piirros raajojen rakenteen vertailusta).

​Samankaltainen rakenne voi kuitenkin harhauttaa. Linnuilla ja perhosilla on siivet, vaikka ne kuuluvatkin eri eliöryhmiin. Linnun ja perhosen siipi on esimerkki analogisesta (samantoimisesta) rakenteesta. Niillä on sama tehtävä, mutta eri kehityshistoriallinen alkuperä. Analogiset rakenteet ovat kehittyneet samantapaisiksi samanlaisiin ympäristöoloihin sopeutumisen tuloksena, mutta tämä ei ole merkki sukulaisuussuhteesta. Esimerkiksi perhosen ja lintujen siivet ovat siis kehittyneet konvergenttisen evoluution seurauksena.

Nykyinen luokittelu perustuu lajien välisiin sukulaisuussuhteisiin eli siihen, milloin ja missä järjestyksessä lajit ovat polveutuneet yhteisestä kantamuodosta. Selvitettäessä eliöiden välisiä sukulaisuussuhteita keskitytään homologisiin (samansyntyisiin) rakenteisiin ja elimiin, koska niillä on sama evolutiivinen alkuperä (kantamuoto). Sammakon raajan ja linnun siiven luuston rakenne on samanlainen, vaikka niiden toiminta on erilainen. Siispä sammakon ja linnun luuston samanlaisesta perusrakenteesta voidaan vetää johtopäätös näiden eri selkärankaislajien yhteisestä evolutiivisesta alkuperästä.

Yksilönkehitystä vertailemalla voidaan saada tietoa eliöryhmien sukulaisuussuhteesta ja systemaattisesta asemasta. Selkärankaisten alkiot muistuttavat alkuvaiheessa toisiaan, koska niillä on yhteinen alkuperä. Yksilönkehityksen edetessä eliöryhmäkohtaiset erot korostuvat.

Nykyisin lajintunnistus ja luokittelu perustuvat hyvin monenlaisiin tuntomerkkeihin eliön rakenteessa ja eroihin eliöiden biokemiassa, solurakenteessa ja perimässä (DNA-molekyyli). DNA-rakenteen vertailu on erinomainen apu eliöiden luokittelussa ja sukulaisuussuhteita selvitettäessä. Mitä vähemmän eroa on kahden lajin yksilöiden DNA:n välillä, sitä läheisempää sukua lajit ovat keskenään. Ero ihmisen ja simpanssin perimässä on pieni, sillä perimän samankaltaisuus on lähes 99-prosenttista. Simpanssi on siten geneettisesti läheisempää sukua ihmiselle kuin esimerkiksi gorillalle. Perimänsä perusteella ihmistä onkin nimitetty epävirallisesti ”kolmanneksi simpanssiksi” simpanssin ja kongonsimpanssin (bonobo) kanssa.


Bonoboja.

Lajien perimän samankaltaisuutta ja sukulaisuussuhteita voidaan tutkia vertailemalla DNA:ta, kromosomilukumäärää ja kromosomeja. Yleensä jokaisella lajilla on lajityypillinen kromosomilukunsa. Ihmisen kromosomiluku on 46 ja simpanssin 48. Ihmislajiin johtava kehityslinja erkaantui simpanssien kanssa yhteisestä esivanhemmasta noin kuusi miljoonaa vuotta sitten.

Eläinten luokittelussa voidaan käyttää apuna myös niiden käyttäytymistä, sillä osa eläinten käyttäytymisestä on geeneistä johtuvaa (peritty käyttäytyminen). Esimerkiksi koiraeläinten viestinnässä käyttämät signaalit (esimerkiksi hännän asennot ja ääntely) ovat hyvin samanlaisia.

Tutkimuksen myötä käsitys lajien ja eliöryhmien välisistä sukulaisuussuhteista tarkentuu ja luokittelua joudutaan todennäköisesti muuttamaan. Esimerkiksi isopanda kuuluu karhujen heimoon, mutta pikkupanda on luokiteltu puolikarhuihin.

Lajien kuvaaminen tehdään usein eri perusteella kuin lajien tunnistaminen. Esimerkiksi lintuoppaassa lintuja tunnistetaan ulkonäön ja laulun perusteella, kun taas lintujen sukupuiden rakentaminen (fylogenia) on pääosin rakennettu anatomisten rakenteiden ja geneettisten erojen perusteella. Joskus yksilöt voivat näyttää samanlaisilta, vaikka kuuluvatkin eri lajeihin. Tällöin yksilöiden tunnistaminen perustuu geneettisiin menetelmiin. Joskus tunnistamista vaikeuttaa se, ettei saatavilla ole kuin joku lajin yksilö, kuten toukkamuoto, joista tunnistaminen on vaikeampaa.