A molekuláris adatok legkiterjedtebb, és talán legközismertebb módon evolúciós, vagy más néven filogenetikai fák és hálózatok készítésében kerülnek felhasználásra, amelyek egyúttal emblematikus módon megtestesítik az evolúció talán leginkább áhított titkát: az élet fájának megismerését. Darwin vetette fel először, hogy a közös eredet miatt az összes élőlény kapcsolata ábrázolható faszerűen Tőle származnak az első ilyen ábrázolások, Haeckel, mint avatott művész meg is rajzolta az élet fáját, és ez a gondolkodásmód mindig is hatott, de a molekuláris adatok alkalmazása valódi áttörést hozott, különösen az evolúciós folyamatok elemzésében. Az evolúciós fák fontos alkalmazásait említjük meg az alábbiakban:1. Az evolúciós teória tesztelése.Egyik fontos érv az evolúció mellett, hogy pl. a különböző gének és fehérjék szekvenciájának elemzése megegyező fákat ad. A jegesmedve szőrének fehérjéi visszavezethetők egy közös ősre pl. a nyúléival, ha függetlenül alakultak volna ki, miért lenne így? 2.Az élet fája, az élet folyamatossága. Itt maga a fa a fontos! Nem túl meglepő, hogy a felbontás sokkal jobb az ágak végén, mint az idők mélyének megfelelő elágazásoknál. Az élet fájának megrajzolása fontos lépés a biológia egységesítése felé. Fontos fejlemények, amelyek ide kapcsolhatók: az endoszimbióta elmélet, a laterális géntranszfer, a három "szuperbirodalom": az Eukarya, Archea, Bacteria . Fontos lépés (lesz) innen a LUCA (last universal common ancestor) felvázolása, és a korábbi életformákhoz (pl. RNS-világ) kapcsolása.3. Az ember eredete és szétrajzása.Talán a legfontosabb felfedezések ezen a területen: az afrikai emberszabású majmokkal (csimpánz, bonobó, gorillák) való intim kapcsolatunk, az afrikai fosszíliák jelentőségének alátámasztása, az emberek közötti minden elképzelést felülmúló hasonlóság kimutatása, és a Homo sapiensafrikai eredetének bizonyítása, valamint a H. neanderthalensishez való viszonyunk elemzése. 4. Az egyes gének szekvenciaevolúciójának vizsgálata bebizonyította, hogy sztochasztikus óraként való felhasználásuk jogos. Ezzel összhangban hangsúlyt kapott a neutrális teória , amely alapot biztosított a molekuláris evolúció alapvetően darwini szemléletéhez (az életformák folyamatossága, a folyamatosan megjelenő mutációk sztochasztikus természete).5. A genetikai információ időbeli gyarapodásának mechanizmusai.A génduplikációk, és a két génpéldány divergálódásának kimutatása alapvető jelentőségű.A teljes és részleges génduplikáció és a rekombináció együttesen új funkciókhoz vezethetnek. Kialakult a géncsalád-koncepció. 6. A molekuláris evolúció és a fák alkalmazása elsősegíti az evolúciós események időbeliségének pontosítását.A molekuláris és fosszilis adatok illesztése ugyan sokszor aggályos, de mégis a legígéretesebb módja annak, hogy sokszor egyébként semmilyen fosszilis lelettel nem reprezentált eseményt időben behatároljunk. Az ésszerűen kalibrált molekuláris adatok jelentősen szűkítik az esemény megtörténtének lehetséges időintervallumát. 7. Molekuláris epidemológia. Lehetséges többek között a potenciális gazdaorganizmusok, az átvitel rátájának, vagy a tovaterjedés mintázatainak elemzése. 8. Populációkban zajló folyamatok és konzevációs szempontból fontos, elsősorban beltenyésztettségi paraméterek becslése, hibridizáció és diszperzió vizsgálata. 9. A genetikai evolúció modellezése. 10. A robbanásszerű radiációk lehetőségének vizsgálata (ld előbb).

A különböző (populációkat elemző, fajok feletti, törzs, stb) szintű elemzések, "fák" készítéséhez különböző gének, vagy DNS-szekvenciák bizonyultak hasznosnak. Most csak az interspecifikus szintű elemzésekben főszerepet játszó rRNS-génekről emlékezünk meg. Ezek a a gének különösen fontosak, mert könnyen hozzáférhetőek, és együttesen az evolúciós ráták széles skáláján mozognak, így széles idősávban biztosítanak jó felbontást. A legkonzervatívabb, legnagyobb szelekciós nyomás alatt lévő rRNS kódoló szekvenciák - különös tekintettel a kis alegységek génjeire- segítettek a prokarióták rokonsági viszonyainak feltérképezésében, olyannyira, hogy bizonyos Archeákat csakis rRNS szinten azonosítottak. A változóbb és konzervatív szakaszok együttesen engedtek bepillantást a Metazoákősi történetébe, míg a viszonylag kevésbé konzervatív szakaszok a közelebbi rokon csoportok (algák, zárvatermők, gombák, ízeltlábúak, tüskésbőrűek és gerincesek nagyobb csoportjai) rokonsági viszonyaiba, az ún. ITS (internal transcribed spacer), rRNS gének közötti régiók kisebb konzervativitásuknál fogva alkalmasak a közelebbi rokon fajok analízisére, míg a viszonylag újabban elvált fajoknál, előszeretettel használják a mitokondriális DNS (mtDNS) 12Sés 16S rRNS génjeinek szekvenciáit