Fylogenie (Grieks φυλη, phulè, volksstam en γενεσις, genesis, wording) is de studie van de afstammingsgeschiedenis van een groep organismen. Een fylogenie is de beschrijving van hoe een groep organismen is ontstaan uit een andere groep. Deze wordt veelal grafisch weergegeven in een fylogenetische stamboom.
De fylogenie onderzoekt de evolutie van die organismen uit gemeenschappelijke voorouders en niet zozeer de overeenkomsten tussen verschillende organismen. Cladistiek is een belangrijke analysemethode die gebruikt wordt om de fylogenie te bepalen op grond van synapomorfieën.