För växter bedrivs kemotaxonomi främst genom jämförelse av innehållet i sekundärmetaboliter, för djur delvis med immunologiska metoder och för mikroorganismer genom jämförelse av lipider. Den utforskning av släktskapsförhållanden som bedrivs genom jämförelse av sekvenser i nukleinsyror och proteiner brukar inte räknas till kemotaxonomi, utan som molekylärbiologisk taxonomi.