En biologie moléculaire, les séquences homologues sont deux ou plusieurs séquences nucléotidiques partageant une origine évolutive commune, c'est-à-dire présentant une homologie au sens de l'évolution moléculaire. Deux segments d'ADN distincts sont susceptibles d'avoir une origine commune à la suite d'une spéciation (orthologie), d'une duplication (paralogie) ou d'un transfert horizontal de gènes. L'homologie de l'ADN, de l'ARN et des protéines est généralement déduite de similitudes de la séquence des acides nucléiques ou des peptides traduits : de fortes similitudes entre séquences sont l'indication d'une origine commune. Les techniques d'alignement de séquences multiples permettent de préciser quelles régions de chaque séquence sont homologues.