Ces caractéristiques peuvent comprendre la morphologie externe (forme/apparence), l'anatomie interne, les comportements, les voies biochimiques, les séquences ADN et protéines et même les caractéristiques fossiles.
En composant un arbre, on organise des espèces en groupes imbriqués sur la base du partage de caractères dérivés (traits qui diffèrent de ceux de l'ancêtre du groupe).
Les séquences de gènes ou de protéines peuvent être comparées entre les espèces et utilisées pour construire des arbres phylogénétiques.
De ce fait, dans un arbre phylogénétique, il est nécessaire de positionner les fossiles, comme les groupes d'animaux actuels, à l'extrémité des branches et regrouper ces derniers sur la base de caractères communs.