认为龟鳖目演化自双孔类爬行动物，在演化过程中失去两个颞颥孔，这理论还已经被普遍的接受。近期的一些种系发生学研究，根据形态学而将龟鳖目归类于双孔亚纲。一些研究人员将龟鳖目列为主龙类的姊妹分类单元，其中多数研究人员是将龟鳖目归类于鳞龙形下纲。大部分分子系统发生学的研究结果，都支持龟鳖目属于双孔亚纲的分类法。某些研究将龟鳖目归类于主龙类，大部分研究则是将龟鳖目列为主龙类的姊妹分类单元。另有一个分子系统发生学研究，将龟鳖目归类于双孔亚纲的鳞龙形下纲，是鳞龙类（蜥蜴、蛇、喙头蜥）的近亲。他们认为龟鳖目原先被归类于