今日の進化的知見に基づく、系統樹作成の問題の一つが、細胞内共生説である。つまり葉緑体やミトコンドリアが独立生物起源であり、独自のゲノムを持つことがわかったことである。
これまでの進化論では生物進化は種分化の積み重ねと考えられてきた。したがって、その系統を図示すれば樹状になるのは当然と考えられてきた。しかし、共生によって二つあるいは三つの生物が一つにまとまるとすれば、この根拠は崩れる。ただし、当初はこの共生は、真核細胞形成段階の一回きりのものと見なされ、それ以外の部分での変更はなかった。むしろ、葉緑体やミトコンドリアの系統を明らかにすることで、新たな展開が開けた部分がある。
しかし、その後、共生がさらに何度も独立に起こったらしいことが知られるようになった。しかも細胞内共生をおこなった真核細胞が細胞内に共生している例など、大変に入り組んだことが起こっているのがわかってきた。個々の部分ではとにかく、これによって原生生物全体の系統樹は非常に描きにくいものとなった。
さらには、遺伝子の水平伝播も細菌などでは普遍的に起こっていることが明らかになり（他の生物にもそれらしい例がある）、これを厳密に考慮すれば、系統「樹」ではなく甚だ複雑なネットワークとなってしまう。
ヘッケルの描いた系統樹は広葉樹の大木のようだった。太い幹は何度か枝分かれしつつも、上に向かって伸びていた。ジャン＝バティスト・ラマルクがもし系統樹を書いていれば、多分針葉樹のようなものを描いたであろう。ホイッタカーの系統樹は、根元で枝分かれした灌木の形であった。
現在では、生物進化が本質的に枝分かれだけで表現できないことを踏まえ、車輪樹法という系統樹表現法も提唱されている。
混合が生じる場合.
他分野における系統樹.
言語学.
生物学以外にも、比較言語学において、語族や語派内の言語の系統樹を作成する試みが行われている。アウグスト・シュライヒャーの系統樹説以来、言語間の近縁関係を探り、その歴史を探るため盛んに試みられている。（例：インド・ヨーロッパ語族の系統樹）。言語は言語接触による混合言語の生成や方言連続体により、単一の祖先からの分岐では説明できない場合も多いため、「ネットワーク系統樹」が有効な場合がある。
その他.