在進化發育生物學中，同源基因是調節各種生物體（如棘皮動物、昆蟲、哺乳動物和植物）解剖結構發育的基因。 同源基因通常編碼轉錄因子蛋白，這些蛋白通過調節參與身體模式的下游基因網絡來影響發育。

同源異型基因的突變會導致身體部位移位（同源同源），例如長在蒼蠅后部而不是頭部的觸角。 導致異位結構發展的突變通常是致命的。

同源基因有幾個子集。 它們包括許多對分割很重要的 Hox 和 ParaHox 基因。 Hox 基因存在于雙側動物中，包括果蠅（它們首先在其中被發現）和人類。 Hox 基因是同源框基因的一個子集。 Hox 基因通常在物種間是保守的，因此果蠅的一些 Hox 基因與人類的 Hox 基因同源。 通常，Hox 基因在胚胎生長過程中發揮調節基因表達以及幫助特定結構的發育和分配的作用。 這可以從果蠅的分割到脊椎動物的中樞神經系統 (CNS) 發育。 Hox 和 ParaHox 都被歸類為 HOX 樣 (HOXL) 基因，是 ANTP 類的一個子集（以果蠅基因 Antennapedia 命名）。

它們還包括參與花發育 ABC 模型的含有 MADS 盒的基因。 除了開花植物外，MADS-box 基序還存在于其他生物體中，例如昆蟲、酵母和哺乳動物。 它們根據生物體具有不同的功能，包括花發育、原癌基因轉錄和特定細胞（如肌肉細胞）中的基因調控。

盡管術語經常互換，但并非所有同源基因都是 Hox 基因； MADS-box 基因是同源異源的，但不是 Hox 基因。 因此，Hox 基因是同源基因的一個子集。

關于同源基因最常研究的模式生物之一是果蠅 Drosophila melanogaster。 它的同源異型 Hox 基因出現在由 Edward B. Lewis 發現的天線足復合體 (ANT-C) 或 Bithorax 復合體 (BX-C) 中。 每個綜合體都專注于不同的發展領域。 觸角足復合體由五個基因組成，包括長鼻足，參與胚胎前部的發育，形成頭部和胸部的部分。 雙胸復合體由三個主要基因組成，參與胚胎背部的發育，即腹部和胸部后段。

在發育過程中（從胚胎的胚層階段開始），這些基因不斷表達，為果蠅身體的不同部分分配結構和作用。 對于果蠅，可以使用 Flybase 數據庫分析這些基因。

對不同生物體中的同源基因進行了大量研究，從對分子如何工作的基本理解到突變，再到同源基因如何影響人體。 改變同源基因的表達水平會對生物體產生負面影響。 例如，在一項研究中，致病性植原體導致開花植物中的同源基因顯著上調或下調。 這導致了嚴重的表型變化，包括矮化、雌蕊缺陷、色素減退以及大多數花器官上葉狀結構的發育。 在另一項研究中，發現同源基因 Cdx2 充當腫瘤抑制因子。 在正常表達水平下，該基因在暴露于致癌物時可預防腫瘤發生和結直腸癌； 然而，當 Cdx2 表達不佳時，致癌物質會導致腫瘤發展。 這些研究以及許多其他研究表明，即使在發育之后，同源異型基因也很重要。