在对各种动物胚胎发育积累了大量叙述性资料之后，再把不同类群的发育历程加以比较，这就是比较胚胎学。从比较的角度可以找出不同类群动物胚胎发育的相同或相似之处，从而判断成体形态各异的两个类群的亲缘关系。
比较可以是横向的，涉及较多类群。如环节动物门中各种类都有担轮幼虫，虽然其形态不尽相同；而类似担轮幼虫的发育时期也可以在其他较大的类群例如软体动物的腹足纲中出现。因此尽管这两门动物成体的体形毫无相似之处，仍可以判断其间存在着亲缘关系。此外，还曾根据幼虫的相似性，推断分类位置难以确定的帚虫类和星虫类与环节动物有遥远的亲缘关系。
还可以纵向地比较不同类群的发育历程，这样可以理解类群的演变，为进化学说提供证据。例如高等甲壳类(虾、蟹等)的发育历程要比低等甲壳类(剑水蚤等)复杂得多，除包括后者经历的幼虫时期而外，还要经历一系列结构更复杂的幼虫阶段。由此可以判断甲壳类内部物种的进化关系。
大多数脊椎动物没有幼虫时期，但可以对器官的发生进行比较。鱼类用鳃呼吸，胚胎和成体都具有鳃裂。陆生的高等脊椎动物(鸟、哺乳类等)用肺呼吸，但是在胚胎发育的一定时期仍出现鳃裂，这说明高等脊椎动物在系统发育中，曾经经历过用鳃呼吸的阶段。这是所有脊椎动物有共同起源的一个著名例证。