Eén of meerdere taxa in een cladogram die een directe voorouder delen met een andere verzameling taxa, waarbij beide groepen monofyletisch zijn en samen ook weer een monofyletische groep vormen
In een cladogram staat de zustergroep van een clade direct naast die clade en vormt daarmee ook weer een (monofyletische) clade. De zustergroep bevat de directe verwanten. Zo zijn bijvoorbeeld chimpansee en bonobo een zustergroep van de homininen (de mens plus alle uitgestorven mensen en aapmensen). Gibbons zijn geen zustergroep van de homininen, want een clade met gibbons en homininen is parafyletisch.
Ook andere taxa, bijvoorbeeld fyla, kunnen zustergroepen van elkaar zijn. Zo is het fylum Onychophora (klauwdragers) een zusterfylum van de Arthropoda (geleedpotige dieren) en Hemichordata (eikelwormen) is een zusterfylum van Echinodermata (stekelhuidigen). In zijn algemeenheid spreekt men van zustertaxa.
Soorten worden bij het maken van een cladogram als zustergroepen bij elkaar gezet als ze synapomorfieën hebben (gelijkenis door gezamenlijke afstamming). Het maken van zustergroepen is de kern van elke cladistische analyse. Zustergroepen worden ook vaak gekozen als buitengroep (outgroup) voor de fylogenie van een groep, want de zustergroep staat het dichtst bij en vertegenwoordigt de directe verwanten.
Dat chimpansee en bonobo zustersoorten van de mens zijn is een relatief recent inzicht. Lange tijd was onduidelijk of de gorilla dat zou zijn. Analyses van eiwitsequenties kwamen daar vaak op uit. De reden is dat de afsplitsingen van de gorilla en de chimpansee elkaar in de tijd heel snel opvolgden (misschien maar 1 miljoen jaar tijdsverschil) terwijl bovendien sommige delen van het humane genoom meer overeenkomst met de gorilla vertonen dan met de chimpansee. Maar uiteindelijk bleek bij genoombrede moleculaire analyse dat de chimpansee (plus bonobo) de zustergroep van de mens is.
