细胞壁结构以及所消耗的物质来对微生物进行分类。然而，在1965年有一种新方法被提出，即使用生物体的基因序列来搞清这些生物是如何相关联的。这种方法称为系统发育，是今天生物分类所使用的主要方法。「古细菌」这个概念第一次出现是在1977年，由卡尔·乌斯和乔治·福克斯提出的，原因是它们在16S 核糖体RNA的系统发生树上和其牠原核生物的区别。这两组原核生物起初被定为古细菌和真细菌两个界或亚界（当时乌斯与福克斯更倾向于用「总界」一词）。后来乌斯认为它们是两支根本不同的生物，于是在1990年重新命名其为古菌和细菌，并