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无孔亚纲的原因，是因为原本研究是将龟鳖目作为无孔亚纲的研究主体、参照点，而且原本研究并没有广泛地研究远古无孔类的化石、现存龟鳖目的骨头，以建立演化树。有研究认为，龟鳖目是在2亿7900万到2亿年前演化自双孔类爬行动物。