En polyfyletisk gruppe er en samlegruppe av arter hvor ikke alle av gruppens medlemmer er i nær slekt. Definisjonen er at ikke alle felles stamfedre til gruppa regnes med til gruppa. I systematikken har gjerne polyfyletiske grupper oppstått når ikke nært beslektede arter likevel ligner på hverandre i utseende og levevis (jf. konvergent utvikling). Selv om polyfyletiske samlegrupper kan ha verdi som økologiske fenomener, forsøker man å unngå å bruke slike grupper som systematiske enheter. I stedet foretrekkes monofyletiske grupper, dvs. grupper hvor alle artene har én felles stamfar.