在對各種動物胚胎發育積累了大量敘述性資料之后，再把不同類群的發育歷程加以比較，這就是比較胚胎學。從比較的角度可以找出不同類群動物胚胎發育的相同或相似之處，從而判斷成體形態各異的兩個類群的親緣關系。

比較可以是橫向的，涉及較多類群。如環節動物門中各種類都有擔輪幼蟲，雖然其形態不盡相同；而類似擔輪幼蟲的發育時期也可以在其他較大的類群例如軟體動物的腹足綱中出現。因此盡管這兩門動物成體的體形毫無相似之處，仍可以判斷其間存在著親緣關系。此外，還曾根據幼蟲的相似性，推斷分類位置難以確定的帚蟲類和星蟲類與環節動物有遙遠的親緣關系。

還可以縱向地比較不同類群的發育歷程，這樣可以理解類群的演變，為進化學說提供證據。例如高等甲殼類(蝦、蟹等)的發育歷程要比低等甲殼類(劍水蚤等)復雜得多，除包括后者經歷的幼蟲時期而外，還要經歷一系列結構更復雜的幼蟲階段。由此可以判斷甲殼類內部物種的進化關系。

大多數脊椎動物沒有幼蟲時期，但可以對器官的發生進行比較。魚類用鰓呼吸，胚胎和成體都具有鰓裂。陸生的高等脊椎動物(鳥、哺乳類等)用肺呼吸，但是在胚胎發育的一定時期仍出現鰓裂，這說明高等脊椎動物在系統發育中，曾經經歷過用鰓呼吸的階段。這是所有脊椎動物有共同起源的一個著名例證。