I motsetning til hva man kunne tro, bygger ikke fylogenetikken på undersøkelser nødvendig vis på fossiler, selv om disse kan bidra med verdifull informasjon. Fylogenetikk benytter seg av kladistikk, som tar utgangspunkt i hvordan egenskaper er fordelt blant en serie organismene (nålevende eller fossile), og konstruerer stamtrær basert på dette. Denne metoden gir mulighet til å rekonstruere evolusjonær slektskapsrekonstruksjon også hvis man ikke hadde hatt kjennskap til fossiler i det hele tatt. Tradisjonelt har komparativ anatomi vært den viktigste metoden, men med datamaskiner har muligheten for statistiske analyser av for eksempel DNA gjort seg gjeldende. At genetiske og molekylære data skal ha revolusjonert fylogenetikken, er en utbredt overdrivelse. Det som revolusjonert fylogenetikken er de metodologiske utviklingene, særlig muligheten for å regne på store datasett, mellom 1950-tallet og i dag.