类群.灰藻的近缘类群有红藻、皮胆虫、绿色植物和隐藻，这些类群间的系统发育关系尚不明晰，不同研究组的研究结果多有不同。
内类群.根据目前的研究，灰藻的内部系统发育关系如下。
分类表.灰藻在历史上曾被视为绿藻纲绿球藻目Oocystaceae科的一个子类群，但目前被视为与绿藻独立的植物类群。目前已有13种灰藻被发现，但没有一种是广布种，其被置于五个属中，其分类表如下：