La evolución convergente, convergencia evolutiva, o simplemente convergencia, se da cuando dos estructuras similares han evolucionado independientemente a partir de estructuras ancestrales distintas y por procesos de desarrollo muy diferentes, como la evolución del vuelo en los pterosaurios, las aves y los murciélagos. Sus semejanzas indican restricciones comunes impuestas por la filogenia y la biomecánica de los organismos. Sus diferencias muestran que la evolución ha seguido una ruta exclusiva en cada grupo, dando por resultado patrones funcionales diferentes.

Hay tres tipos de cambios evolutivos que pueden dar resultados similares: la convergencia, el paralelismo y la reversión, que se agrupan bajo el nombre común de homoplasias. A menudo los biólogos distinguen entre evolución convergente y evolución paralela. Se considera que la evolución paralela (paralelismo) involucra patrones de desarrollo similares en líneas evolutivas diferentes pero próximas. En la práctica la distinción entre convergencia y paralelismo es un tanto arbitraria porque no existe una regla exacta para limitar la antigüedad del antepasado común. Solamente si los linajes se inician con un gran parecido y este se mantiene durante y después del cambio evolutivo, es lícito considerar que evolucionan paralelamente.^[1]​ En general, se supone que cuando un determinado fenotipo evoluciona, el mecanismo genético subyacente es diferente en especies distantemente relacionadas (convergencia) pero es similar en especies estrechamente relacionadas (paralelismo). Sin embargo, varios ejemplos muestran que en poblaciones de una misma especie el mismo fenotipo puede evolucionar por cambios en genes diferentes. Por el contrario, fenotipos similares pueden evolucionar en especies distantemente relacionadas por cambios en el mismo gen. Por eso Arendt y Reznick argumentan que la distinción entre evolución convergente y paralela es una falsa dicotomía.^[2]​ Un ejemplo de paralelismo es la adquisición independiente de ojos pedunculados en un grupo de moscas acalípteras.^[3]​ La reversión evolutiva es la pérdida independiente del mismo carácter avanzado en varios linajes de una filogenia. Uno de los ejemplos más impactantes es la convergencia de forma en el ambiente cavernícola. Diversos grupos han evolucionado cambios regresivos estructurales, funcionales y comportamentales. Este conjunto de cambios incluye la reducción del tamaño y de la pigmentación de los ojos, la hipertrofia de los órganos sensoriales no ópticos y la reducción de la tasa metabólica.^[4]​

Las estructuras similares que evolucionaron por convergencia se denominan estructuras análogas o analogías en contraste con las estructuras homólogas u homologías que son semejantes debido a una ascendencia evolutiva común. Las alas de los murciélagos y de los pterosaurios son un ejemplo de estructuras análogas, mientras que el ala del murciélago es homóloga al miembro anterior del hombre u otro mamífero, pues comparten un estado ancestral a pesar de cumplir funciones diferentes.

Cuando la convergencia no es contemporánea se denomina relevo evolutivo. La convergencia entre los mamíferos marinos del Cenozoico (ballenas) y los reptiles marinos del Mesozoico (ictiosaurios) constituye un ejemplo. Las ballenas no solo tienen planes corporales similares a los de los ictiosaurios, sino que además la dentición de las ballenas del Cenozoico es convergente con los diseños dentarios de los reptiles marinos del Mesozoico. Aparentemente, los mamíferos marinos del Cenozoico ocuparon los nichos dietarios dejados vacantes por los reptiles marinos del Mesozoico.^[5]​