В 1864 г. немецкий учёный Фриц Мюллер (1821–1897), проведя ряд наблюдений за развитием ракообразных, предположил, что их предки могли быть похожи на современные формы личинок. Эти исследования позволили ему установить связь между историческим и индивидуальным развитием организмов и сделать важный вывод: индивидуальное развитие (онтогенез) повторяет историческое развитие вида (филогенез). Позднее Эрнст Геккель (1834–1919) сформулировал это обобщение в виде биогенетического закона: онтогенез особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза. Закон Геккеля – Мюллера имеет большое значение для установления родственных связей между организмами.
Позднее формулировка биогенетического закона была дополнена и уточнена русским учёным Алексеем Николаевичем Северцовым (1866–1936). Он установил, что в онтогенезе повторяются не взрослые формы предков, а их эмбриональные стадии, причём в процессе индивидуального развития некоторых организмов отдельные стадии могут выпадать. Кроме того, возникают новообразования, которые отсутствуют у зародышей предков. Таким образом, в индивидуальном развитии одних организмов закладываются новые эволюционные пути развития других. Биогенетический закон позволяет использовать данные, полученные при изучении развития зародышей, для понимания хода эволюции. Но поскольку короткий онтогенез не может воспроизвести все стадии филогенеза, длившегося сотни миллионов лет, то в нем воспроизводятся лишь отдельные эволюционные этапы. У позвоночных на ранних стадиях эмбрионального развития наблюдается большое сходство между представителями различных классов: у всех имеется головной туловищный и хвостовой отделы, зачатки конечностей и жабр. Но в дальнейшем у рыб из зачатков жаберных дуг образуется жаберный аппарат, а у млекопитающих – совершенно иные органы (хрящи гортани и трахеи). Таким образом, в онтогенезе млекопитающих повторяется не строение взрослых рыб, а строение закладок эмбриональных органов.