Anatomia comparada é o estudo de estruturas físicas dentro e entre espécies, gêneros e classificações da vida em níveis mais altos. Os conceitos de estruturas homólogas, análogas e vestigiais são fundamentais e sustentam o campo. Além da zoologia, possui laços estreitos com a filogenia, que lida com a evolução das espécies, bem como com a biologia evolutiva e a paleontologia. Também informa cladística, a metodologia predominante usada para identificar e classificar espécies ancestrais e descendentes de organismos em grupos evolutivos.
O cientista flamengo do século XVI Andreas Vesalius lançou as bases para o desenvolvimento da anatomia comparada com a publicação de 1534 da De Humani Corporis Fabrica Libri Septem – ou seja, os sete livros sobre a estrutura do corpo humano. A publicação da Fabrica, como é conhecida, lançou uma nova tradição de estudo empírico da anatomia e o surgimento da anatomia comparativa moderna, cuja fundação é atribuída ao cientista e médico inglês do século XVII Edward Tyson.
Diferenças e semelhanças na anatomia comparada, agora aumentadas com estudos de biologia molecular, são a base para o estabelecimento de relações evolutivas entre e entre espécies. O estudo da anatomia comparada produziu fortes evidências apoiando a teoria da evolução. Acredita-se que os organismos que possuem estruturas anatômicas semelhantes, de embriões a formas adultas, estejam intimamente relacionados em termos evolutivos. Também é hipótese que eles compartilhem um ancestral comum.
Um dos conceitos fundamentais da anatomia comparada é o das estruturas homólogas. Estruturas anatômicas homólogas são aquelas encontradas em organismos muito semelhantes no desenvolvimento e forma embriológicos, mas com funções diferentes. Acredita-se que a existência de estruturas homólogas implique que os organismos estão evolutivamente relacionados e compartilham um ancestral comum. Os membros anteriores dos mamíferos – como as barbatanas dorsais de baleias e golfinhos, as pernas dianteiras de cães e gatos e os braços e pernas de humanos e outros primatas – são exemplos de estruturas homólogas.
Estruturas anatômicas encontradas em organismos diferentes em termos de desenvolvimento e morfologia e ainda com função semelhante são conhecidas como estruturas análogas. As diferenças no desenvolvimento embrionário e na forma última implicam que não existe uma relação evolutiva próxima entre os dois organismos e eles não compartilham um ancestral comum. Um exemplo de estruturas análogas são as asas de insetos e pássaros.
Outro conceito importante é o das estruturas vestigiais. As características anatômicas encontradas em um organismo que não serve mais a nenhuma função são denominadas estruturas vestigiais. Eles geralmente são reduzidos em tamanho, como o apêndice humano. A presença da característica em um organismo e uma vestigial em outro implica que os dois compartilham um ancestral evolutivo comum e estão intimamente relacionados em um sentido evolutivo. As baleias, por exemplo, têm ossos vestigiais das pernas traseiras semelhantes aos dos mamíferos terrestres.