Molekularna filogenija je grana filogenije koja analizira nasledne molekularne razlike, uglavnom u DNK, radi dobijanja informacija o evolucijskim putevima, vezama i odnosima organizama. Rezultati molekularne filogenetičke analize se izražavaju u konstrukciji filogenetskog stabla. Molekularna filogenija je jedan aspekt molekularne sistematike, šireg pojma koji obuhvata i upotrebu molekularnih podataka u taksonomiji i biogeografiji.