Homologia serial é o desenvolvimento de características especiais de uma estrutura que ocorre em cada seção do corpo de um organismo. Um exemplo comum de homologia serial é a estrutura especializada de membros de artrópodes. Cada seção do corpo de um artrópode possui um par de apêndices. Esses apêndices podem se desenvolver no embrião como pernas, asas ou antenas.
A capacidade de adaptar conjuntos inteiros de membros a novos desafios é uma parte importante do sucesso que os artrópodes têm obtido. De uma forma ancestral semelhante a um milípede, os insetos desenvolveram seis pernas, duas ou quatro asas, antenas sensíveis e peças bucais complexas.
Os vertebrados também demonstram homologia serial, embora a segmentação dos vertebrados seja menos pronunciada do que entre os artrópodes. A repetição em série de cortes vertebrais, cada um com seu osso, complexo nervoso e vasos sanguíneos, é um bom exemplo dessa segmentação. Os vertebrados que respiram ar, conhecidos como tetrápodes, têm quatro membros, dois em uma seção, que às vezes foram modificados de maneiras exclusivas para a espécie.
A homologia em série beneficia os organismos de várias maneiras. Isso torna a adição ou exclusão de seções tão fácil quanto uma mutação de ponto único em um gene controlador. Permite a elaboração de estruturas especializadas no corpo, e ainda garante simetria bilateral, já que um único deslocamento de gene afeta os dois lados da seção simultaneamente.
