Dalam biologi, homologi memiliki dua arti dari dua bidang ilmu yang berbeda namun berhubungan, biologi evolusioner dan genetika. Kata ini diambil dari bahasa Belanda/Inggris, yang juga meminjam dari bahasa Yunani Kuno, ομολογειν ("bersepakat").

Bidang biologi evolusioner menggunakan homologi dalam pengertian kemiripan dalam bentuk atau perilaku antara dua spesies akibat keduanya memiliki kesamaan moyang. Dalam anatomi perbandingan banyak dijumpai contoh-contohnya, misalnya "sirip" depan lumba-lumba, tungkai depan singa laut, dan kaki depan pada anjing adalah homologi, karena semuanya berasal dari organ yang sama yang dimiliki oleh moyang bersama mereka.^[1] Sebaliknya, "sirip" depan lumba-lumba dan sirip depan berbagai ikan disebut sebagai analogi, karena keduanya, walaupun berfungsi sama (untuk kemudi dalam berenang di air) tetapi tidak ditemukan bukti kedua organ itu berkembang dari satu moyang yang sama.

Pembuktian homologi biasanya menggunakan argumen evolusioner (filogeni)^[1], melalui fosil-fosil hewan yang mirip dengan hewan modern, serta argumen biologi perkembangan (ontogeni), melalui pemeriksaan terhadap proses perkembangan individu sejak dari zigot hingga bentuk dewasa.

Homologi dipakai di bidang genetika bagi gen yang memiliki kemiripan urutan (sekuens) basa DNA. Gen-gen yang homolog memiliki banyak sekuens basa yang mirip, yang bila diekspresikan dapat menghasilkan protein yang serupa dalam struktur dan fungsinya. Gen-gen homolog ini, apabila berasal dari spesies yang berbeda-beda, akan membentuk keluarga gen (gene family) atau keluarga-besar gen (gene superfamily). Apabila variasi sekuens ini menghasilkan protein dengan fungsi berbeda atau tidak berfungsi, ia akan disebut sebagai alel.

Dari pengertian homologi ini kemudian diturunkan berbagai istilah yang menggambarkan derajat kemiripan atau kejadian kemiripan ini.

Kromosom yang homolog adalah kromosom yang berpasangan (sinapsis) pada waktu proses meiosis (pada profase I) terjadi. Pemasangan ini terjadi akibat kedua kromosom tersebut memiliki kesamaan (tetapi tidak identik) pada urutan basanya.

Gen-gen yang ortolog (orthologous genes) adalah bagian dari gen-gen homolog yang memiliki variasi akibat proses pembentukan spesies (spesiasi), bukan karena duplikasi. Dalam pengertian ini, dua gen dengan sekuens yang mirip tetapi dimiliki oleh spesies yang berbeda akan disebut sebagai ortolog.

Paralogi merupakan istilah yang ditujukan untuk menunjukkan perbedaan yang dapat diakibatkan dari duplikasi. Proses duplikasi dapat dilihat pada sel darah merah.

1. ^ ^{a b} Campbell, Neil A.; Reece, Jane, B.; Urry, Lisa A.; Cain, Michael L.; Wasserman, Steven A.; Minorsky, Peter V.; Jackson, Robert B (2008). Biologi: Edisi Kedelapan, Jilid 2. Diterjemahkan oleh Wulandari, Damaring Tyas. Jakarta: Erlangga. hlm. 16-17. ISBN 9789790757776.