直系同源指的是：不同物种之间的某一部分具有的同源性，不是整个物种之间的对比，只是其中的某些基因序列。例如，蛋白质的同源性，DNA序列的同源性。

若一个基因原先存在于某个物种，而该物种分化为了两个物种，两个物种中的相同的基因功能未变化，那么新物种中的基因是直系同源的。