序列比对（sequence alignment）是通过在序列中搜索一系列单个性状或性状模式来比较2个（双序列比对）或更多（多重序列比对）序列的方法。序列比对最根本目的之一是通过对比不同物种序列的相似性判断它们之间是否具有同源性。值得注意的是，相似性（similarity）和同源性（homology）虽然在某种程度上具有一致性，但它们是完全不同的两个概念。

相似性和同源性是序列比较和分析的基础。同源序列，简单地说，是指从某一共同祖先经趋异进化而形成的不同序列。相似性是指序列比对过程中用来描述检测序列和目标序列之间相同DNA碱基或氨基酸残基顺序所占比例的高低。同源性是序列同源或者不同源的一种论断，是个定性的概念，没有度的差异，而相似性是两个序列相关性的量化。两条序列之间要么是同源的，要么是不同源的，决不能像相似性那样具有多或少的数量关系，例如，不能说两条序列之间有90%的同源。

如果两个DNA序列经过序列比对具有较高的相似性，则检测序列和目标序列可能是同源序列；而当相似性程度低于20%时，就难以确定或者根本无法确定其是否具有同源性。同源序列可进一步分为两种：直系同源（orthology）和旁系同源（paralogy）。直系同源是指在种系形成（speciation）过程中起源于一个共同祖先的不同种系中的DNA或蛋白质序列。

若一个基因原先存在于某个物种，而该物种分化为了两个物种，那么新物种中的基因是直系同源的；旁系同源的序列因基因复制（gene duplication）而被区分开。若生物体中的某个基因被复制了，那么两个副本序列就是旁系同源的。直系同源的一对序列称为直系同源体orthologs），旁系同源的一对序列称为旁系同源体（paralogs）。直系同源体通常有相同或相似的功能，但对旁系同源体则不一定：由于缺乏原始的自然选择的力量，繁殖出的基因副本可以自由的变异并获得新的功能。