憑經驗進行分類的分類學家對於為什麼能夠按「親緣關係」或「相似性」將種歸類並沒有解釋。當Sttid（1840）把相似性定義為「存在於自然類別的兩個或多個成員之間的關係，換句話說，基本性狀的一致」時，他並沒有為其中的關鍵詞「自然（的）」、「基本（的）」下定義。正是達爾文填補了這個解釋空白，並說明為什麼有自然類別，為什麼它們共同享有「基本」性狀。也正是達爾文提出了生物學分類的基本學說。在他以前還沒有人如此明確地說明某個分類單位的成員之所以相似是因為它們是一個共同祖先的後代。其實，這並不是一種完全新的觀念，布豐就曾經尋思過相似的物種，例如馬和驢，或各種貓，有可能來自一個始祖種，Erasmus Darwin以及德國的某些進化論者也有類似的想法。林奈在其晚年也曾認為高級分類單位的成員可能是雜交的結果。但是布豐和林奈都沒有把這種推想轉變成分類學說或進化學說。當Pallas（1766）和拉馬克（1809，1815）先後提出親緣關係的樹狀圖時，它也沒有對等級結構分類產生任何影響（Simpson，1961：52）。
只有很少人知道達爾文是進化分類學整個領域的創始人。正如Simpson正確指出的，「進化分類學毫無保留地和幾乎絕對地肇源於達爾文。」這就是說共同祖先學說不僅自動地說明了生物之間的絕大多數類似性（事實也確是如此），而且達爾文還建立了一種經過深思熟慮的、詳盡闡述了方法和還沒有解決的問題的學說。《物種起源》第十三章（第一版，411－458頁）全部是闡述他的分類學說。第十三章是以經常被引用的一段話開頭：「從生命開始出現，一切生物彼此相似的程度是遞減的，因而可以將生物分成類下有類。這種分類顯然不像隨意地把星辰歸類那樣」（411頁）。達爾文在這裡含蓄地反對了那樣一種當時經常可以聽到的議論，說什麼分類（到了1859年已經達到了相當精細的水平）是分類學家的任意和人為的產物。他接著寫道：
博物學家試圖將每個綱中的種、屬、科安排到所謂的自然系統中。但是自然系統的涵義是什麼？有些學者僅僅把它看作是一種方案，在這方案中，把那些最相像的生物歸到一起，把最不相像的分開…但是很多博物學家則認分自然系統的涵義不止於此；他們相信它顯示了造物主的計畫；但是除非它在時間上或空間上有所規定，或者造物主的計畫別有所指，則對我來說它並沒有為我們的知識寶庫增加任何東西……我認為（在我們的分類中）包括有比僅僅是類似更多的東西；親緣（血統）的近似（生物間類似的唯一已知原因）就是紐帶，這紐帶由於不同程度的修改（modification）而被掩藏了下來，由我們的分類將它部分地顯示給我們。（413頁）在《物種起源》以及他的信件中，達爾文反覆強調「一切正確的分類都是系統（系譜）分類」（420頁），但是「系譜學本身並不能作出分類（《達爾文生平及其通信集》）」的確，達爾文認為「為了組成自然系統必須嚴格按照系統（系譜）將一些類別（按適當的從屬關係和與其它類別的關係）安排在每一個綱中」；然而他也認識到，這並不是問題的全部，「某些類別雖然由於與其共同祖先有同等程度的血緣關係而聯繫在一起，但是它們之間的差別程度可能很不相同，這是由於它們經歷的修改過程不同所致；並表現在分別排入不同的屬、科、組（se）或目中」（《物種起源》420頁）。這是一段很重要的文字，因為它指明了現代分類學兩個學派；支序分類學派和進化分類學派的主要區別，這將在下面另行介紹。
達爾文在談到這裡時又回過頭來講起他那著名的系統發育圖（《起源》，116頁），圖中有古生代志留紀三個同屬的物種（A，F，I），這三個物種的現代後代的分類狀況很不相同。由物種F衍生的系統變化很小仍然分在志留紀的屬中，但是它的兩個姐妹種A和I現在則分在不同的科甚至不同的目中。達爾文在蔓腳類的分類中所採用的原則是按離分岔點的遠近程度來決定分類級別（他選擇的是離分岔點遠的而不是離之較近的原則）。
達爾文花了將近八年的時間研究蔓腳類（藤壺類）的分類，這使得他無論在理論上還是在實際工作中對分類有了更深刻的認識（Ghiselin，1969），因而提出了一系列建議以幫助分類學家分清什麼樣的類似在決定「系譜近似」（Propinquity of dest）上最有用。特別是他反覆強調對一切性狀加權分類價值（weighting the taxonomicvalue）的重要性：
可能會有人這樣想（古代人就是這樣想的）：決定生物習性和生物在自然界中一般地位的那一部分結構在分類上是非常重要的。再也沒有什麼比這更錯誤的了……這甚至可以作為一條普遍法則，即任何結構部分與某一特殊習性關係越少，在分類上就越重要（414，425頁）。
特別重要的是，達爾文反對17、18世紀在植物學家中（居維葉以後也在動物學家中）廣泛流行的一種思想，那就是某種結構對生物的生存和延續越重要，它在分類上也就越重要。他引用了一個又一個事例（415—416頁）駁斥這種看法。「只是某一器官的生理重要性並不決定它的分類價值，只要用一個事實幾乎就可以證明這一點，即在有關的類別中同一器官…具有幾乎完全相同的生理重要性，但其分類價值卻大大不同」（415頁）。他拿作為分類性狀的觸角在不同科昆蟲中具有十分不同的分類價值作為例子來說明這一點。
達爾文的意見並不是對自然選擇的否定。達爾文所想到的是特定的適應（specialadaptations）只和某一類別生物的遺傳天賦的極其有限部分有關，因而和整個體型比較起來所提供的資料要少。而且特定適應可能是在幾條彼此無關的進化路線上獲得的；換句話說，它們顯示了趨同現象（vergence）。意識到特定適應的這些不足之處可以使分類學家避免把趨同解釋為共同祖先的證據。另外的一些性狀，有時看起來微不足道，卻更有意義：「不關重要的性狀在分類上的重要性主要取決於它們和某些其它性狀（或多或少是重要性狀）相關。在博物學中多個性狀聯合的（分類）價值確實是很明顯的」（417頁）。由此看來達爾文充分意識到了幾個性狀一致變化的重要意義。在討論了其它性狀，如胚胎性狀，發育不全性狀和分布性狀的特殊性質以後，達爾文得到了下述結論：
前面根據下述觀點解釋了分類中的規則，附則和難點……自然系統建立在經過修改的親緣的基礎上，博物學家認為顯示任何兩個或兩個以上物種之間真正相似性的性狀是由一個共同祖先繼承下來的，而且一切正確的分類都是系統分類；親緣的共同性（unity）就是博物學家不自覺在尋找的被掩藏的紐帶。（420頁）達爾文在性狀的評價中提出了若干規則，其中有一些前面已經提到。和上一個世紀的大多數分類學家如瑞，de Jussieu，德坎多爾，拉馬克，居維葉等相仿，達爾文也強調遍及許多類別的「穩定」（不變）性狀具有高的分類價值。而且他還重視相關性狀複合體的重要意義，只要這些相關性狀複合體不單純是相同生活方式的結果。他幾乎用了一節專門討論由趨同進化所造成的虛假類似（427頁）並告誡分類學家不要被這樣的「同功性或適應性類似」引入歧途。
在隨後的一個世紀中對進化分類的理論探討只不過是為達爾文作腳註。達爾文的規則或原則一個也沒有被否定，也沒有任何特殊重要的成果增加進去。達爾文的建議中有兩個特別重要。一個是將由共同祖先引起的類似和由趨同產生的虛偽類似區別開。例如像索（chorda）這樣的性狀就具有高分類價值因為它是複合性狀系統的一部分，而這複合性狀系統幾乎不可能獨立地發生兩次。另一方面，分節現象就不是那樣的一種基本性狀，因為有很多證據表明它在動物界至少發生過兩次。很難想像脊椎動物的分節和節足動物的分節有任何系統發育上的聯繫。
達爾文的另一個建議是對性狀「加權」（to「weight」characters）。這樣的評價很重要，因為某些性狀較之其他性狀含有更多的信息量。達爾文所實施的系統發育加權是一種由結果追溯原因的憑經驗的（或歸納的）加權方法。某一性狀的加權是由它和分類中最牢固可靠建立的（可用多種不同的方法檢驗）部分的相關關係決定。有些分類學家覺得很難把這種加權和由原因推及結果的既定（或演繹的）加權（切查皮諾及居維葉就是如此加權）區別開。但是通過適當的分析這是可以辦到的，而且這種憑經驗的加權曾反覆被強調（Mavr，1959a；，1959b），並且發現它是一種很有用的方法（Mayr，1969），目前已和計算機加權法融合在一起。
分類性狀所合信息量差異很大的原因，目前還