Vertaileva anatomia on fyysisten rakenteiden tutkiminen lajien, sukujen ja elämän korkeamman luokituksen sisällä ja niiden välillä. Käsitteet homologisista, analogisista ja esillä olevista rakenteista ovat keskeisiä ja tukevat alaa. Eläintieteen lisäksi sillä on läheiset siteet lajien evoluutiota käsittelevään filologiaan sekä evoluutiobiologiaan ja paleontologiaan. Se kertoo myös kladistiikasta, hallitsevasta menetelmästä, jota käytetään esi -isien ja jälkeläisten eliölajien tunnistamiseen ja luokittelemiseen evoluutioryhmiin.
16 -luvun flaamilainen tiedemies Andreas Vesalius loi perustan vertailevan anatomian kehittämiselle julkaisemalla De Humani Corporis Fabrica Libri Septem -julkaisun vuonna 1534 – Seitsemän kirjaa ihmiskehon rakenteesta. Fabrican julkaiseminen, joka tunnetaan lyhyesti, käynnisti uuden perinteen empiirisestä anatomian tutkimuksesta ja nykyaikaisen vertailevan anatomian syntymisestä, jonka perustana on 17 -luvun englantilainen tiedemies ja lääkäri Edward Tyson.
Vertailevan anatomian erot ja samankaltaisuudet, joita on nyt täydennetty molekyylibiologian tutkimuksilla, ovat perusta evoluutiosuhteiden luomiselle lajien välillä ja välillä. Vertailevan anatomian tutkimus on tuottanut vahvaa näyttöä evoluutioteorian tueksi. Organismien, joilla on samankaltaiset anatomiset rakenteet alkioista aikuisten muotoihin, uskotaan olevan läheisesti sukua evoluution kannalta. Oletetaan myös, että heillä on yhteinen esi -isä.
Yksi vertailevan anatomian peruskäsitteistä on homologisten rakenteiden käsite. Homologisia anatomisia rakenteita ovat ne organismit, jotka ovat alkion kehitykseltään ja muodoltaan hyvin samankaltaisia, mutta toiminnaltaan erilaisia. Homologisten rakenteiden olemassaolon uskotaan tarkoittavan, että organismit ovat evoluutiossa läheisesti sukua ja niillä on yhteinen esi -isä. Nisäkkäiden eturaajat – kuten valaiden ja delfiinien selkäevät, kissojen ja koirien etujalat sekä ihmisten ja muiden kädellisten kädet ja jalat – ovat esimerkkejä homologisista rakenteista.
Anatomisia rakenteita, joita esiintyy organismeissa, jotka ovat kehitykseltään ja morfologialtaan erilaisia, mutta toiminnaltaan samanlaisia, tunnetaan vastaavina rakenteina. Alkion kehityksen ja lopullisen muodon erot viittaavat siihen, että näiden kahden organismin välillä ei ole läheistä evoluutiosuhdetta eikä niillä ole yhteistä esi -isää. Esimerkki vastaavista rakenteista on hyönteisten ja lintujen siivet.
Toinen tärkeä käsite on eteisrakenteet. Organismista löytyviä anatomisia piirteitä, jotka eivät enää palvele mitään toimintoja, kutsutaan eteisrakenteiksi. Niiden koko pienenee usein, kuten ihmisen liite. Ominaisuuden läsnäolo yhdessä organismissa ja jäänne toisessa merkitsee sitä, että näillä kahdella on yhteinen evoluution esi -isä ja ne ovat läheisesti sukua evoluutiomielessä. Esimerkiksi valailla on eturaajojen takajalkojen luut samanlaiset kuin maaisäkkäillä.