线虫的分类系统由於线虫动物门的种类繁多，下領約2.5萬個有紀錄的物種（估計總共有差不多100萬個物種），其分類至今尚有不同意见。以下列举数位学者的分类表：

本分類最初由Karl Rudolphi於1808年定義為「Nematoidea」，取名於古希臘文的（nêma, nêmatos，線的意思）及後綴（-eidēs，物種）。本分類後來被於1837年被重新分類，取名為「Nematodes科」；到1861年再由升格成為「Nematoda目」。

線蟲的物種很不容易區分，有相關描述的已超過二萬五千種，其中超過一半是寄生性的（包括許多植物及人類在內動物的病原體）。線蟲的物種數估計超過一百萬種，只有節肢動物比線蟲更多樣化。线虫的消化系統是有二個開口的管狀消化系統，和刺胞動物門及扁形動物門不同。

线虫幾乎已經適應了地球所有的生態系，從海洋（海水）到淡水、土壤、極地到赤道、也包括不同海拔高度的地區。牠們在淡水、海水、陸地上隨處可見，並在極端的環境如南極和海溝都可發現，其個體數量及物種個數會常常超過其他的動物，甚至在高山、沙漠、南極和海溝中都可以生存。在岩石圈每個部份都有线虫的存在，甚至是在南非地下900公尺到3600公尺深的金礦坑表面也不例外。海床上有90%的動物是线虫。線蟲的數量眾多，常常每立方公尺就有上百萬個線蟲，佔地球所有動物的80%，線蟲生命週期的多様性，在各種營養條件下都有存在，也使得他們在許多生態系統中有重要的影響。有些線蟲會有隱生的特性。

線蟲原先在1919年被命名為Nemata。後來，牠們被降級為囊蠕蟲中的一綱，最後才被重新分類至線蟲動物門。

根據WoRMS，，線蟲動物主要分為色矛纲與刺嘴纲兩大分類，還有少量未能歸屬的分類單元；而Adenophorea及Secernentea這兩個綱不再使用。這兩大分類的組成部分詳列如下。

色矛纲
色矛纲（Chromadorea）之下只有色矛亚纲（Chromadoria）一個分類單元，包括下列各目：
 薄咽目 Araeolaimida
 微斑线虫总科 Axonolaimoidea Filipjev, 1918
 薄咽科 Araeolaimidae De Coninck, 1965
 微斑線蟲科 Axonolaimidae Filipjev, 1918
 Bodonematidae Jensen, 1991
 联体线虫科 Comesomatidae Filipjev, 1918
 Coninckiidae Lorenzen, 1981
 双盾线虫科 Diplopeltidae Filipjev, 1918
 色矛目 Chromadorida
 色矛亞目 Chromadorina
 色矛總科 Chromadoroidea 
 Achromadoridae Gerlach & Riemann, 1973
 色矛科 Chromadoridae 
 Cyatholaimidae Filipjev, 1918
 Ethmolaimidae Filipjev & Schuurmans Stekhoven, 1941
 Neotonchidae Wieser & Hopper, 1966
 Selachinematidae Cobb, 1915
 链环线虫目 Desmodorida
 链环线虫亚目 Desmodorina
 连环线虫总科 Desmodoroidea Filipjev, 1922
 链环线虫科 Desmodoridae Filipjev, 1922
 Draconematidae Filipjev, 1918
 Epsilonematidae Steiner, 1927
 微咽线虫总科 Microlaimoidea Micoletzky, 1922
 Aponchiidae Gerlach, 1963
 微咽线虫科 Microlaimidae Micoletzky, 1922
 单茎线虫科 Monoposthiidae Filipjev, 1934
 带线虫目 Desmocolecida
 带线虫亚目 Desmocolecina
 带线虫总科 Desmoscolecoidea 
 Cyartonematidae Tchesunov, 1990
 带线虫科 Desmoscolecidae 
 †Eophasmidae Poinar, 2011
 Meyliidae de Coninck, 1965
 单宫目 Monhysterida
 条线虫亚目 Linhomoeina
 Superfamily Siphonolaimoidea Filipjev, 1918
 Fusivermidae Tchesunov, 1996
 条线虫科 Linhomoeidae Filipjev, 1922
 Siphonolaimidae Filipjev, 1918
 单宫线虫亚目 Monhysterina
 单宫线虫总科 Monhysteroidea Filipjev, 1929
 单宫线虫科 Monhysteridae de Man, 1876
 Superfamily Sphaerolaimoidea Filipjev, 1918
 Sphaerolaimidae Filipjev, 1918
 希阿利线虫科 Xyalidae Chitwood, 1951
 Order Plectida
 Suborder Ceramonematina
 Superfamily Ceramonematoidea Cobb, 1933
 Ceramonematidae Cobb, 1933
 Diplopeltoididae Tchesunov, 1990
 Paramicrolaimidae Lorenzen, 1981
 Tarvaiidae Lorenzen, 1981
 Tubolaimoididae Lorenzen, 1981
 Incertae sedis
 Superfamily Haliplectoidea Chitwood, 1951
 Haliplectidae Chitwood, 1951
 Aegialoalaimidae Lorenzen, 1981
 Aulolaimidae Jairajpuri & Hopper, 1968
 Suborder Plectina
 Superfamily Camacolaimoidea Micoletzky, 1924
 Camacolaimidae Micoletzky, 1924
 Rhadinematidae Lorenzen, 1981
 Superfamily Leptolaimoidea Örley, 1880
 Aphanolaimidae Chitwood, 1936
 Leptolaimidae Örley, 1880
 Superfamily Ohridioidea (Andrassy, 1976)
 Creagrocercidae Baylis, 1943
 Ohridiidae Andrássy, 1976
Superfamily Plectoidea Örley, 1880
 Chronogastridae Gagarin, 1975
 Metateratocephalidae Eroshenko, 1973
 Plectidae Örley, 1880
 小杆目 Rhabditida
 Incertae sedis
 Brevibuccidae Paramonov, 1956
 Chambersiellidae Thorne, 1937
 Teratocephalidae Andrassy, 1958
 Suborder Myolaimina
 Superfamily Myolaimoidea Andrassy, 1958
 Myolaimidae Andrassy, 1958
 小杆线虫亚目 Rhabditina
 Infraorder Bunonematomorpha
 Superfamily Bunonematoidea Micoletzky, 1922
 Bunonematidae Micoletzky, 1922
 Pterygorhabditidae Goodey, 1963
 Infraorder Diplogasteromorpha
 Superfamily Cylindrocorporoidea Goodey, 1939
 Cylindrocorporidae Goodey, 1939
Superfamily Diplogasteroidea Micoletzky, 1922
 Cephalobiidae Filipjev, 1934
 Diplogasteridae Micoletzky, 1922
 Diplogasteroididae Filipjev & Schuurmans Stekhoven, 1941
 Mehdinematidae Farooqui, 1967
 Neodiplogasteridae Paramonov, 1952
 Pseudodiplogasteroididae Körner, 1954
Superfamily Odontopharyngoidea Micoletzky, 1922
 Odontopharyngidae Micoletzky, 1922
 Infraorder Rhabditomorpha
 Incertae sedis
 Agfidae Dougherty, 1955
 Carabonematidae Stammer & Wachek, 1952
 Superfamily Mesorhabditoidea Andrassy, 1976
 Mesorhabditidae Andrassy, 1976
 Peloderidae Andrassy, 1976
 Superfamily Rhabditoidea Örley, 1880
 Diploscapteridae Micoletzky, 1922
 小杆线虫科 Rhabditidae Örley, 1880
 Superfamily Strongyloidea Baird, 1853
 钩口线虫科 Ancylostomatidae Looss, 1905
 Diaphanocephalidae Travassos, 1920
 Heligmosomidae Cram, 1927
 Heterorhabditidae Poinar, 1976
 Metastrongylidae Diesing, 1851
 Moleinidae Durette-Desset & Chabaud, 1977
 Strongylidae Baird, 1853
 Trichostrongylidae Leiper, 1912
 旋尾亞目 Spirurina
 蛔形下目 Ascaridomorpha
 蛔蟲總科 Ascaridoidea 
 Acanthocheilidae Wülker, 1929
 海獸胃線蟲科 Anisakidae 
 蛔蟲科 Ascarididae 
 Heterocheilidae Railliet & Henry, 1915
 Raphidascarididae Hartwich, 1954
 Superfamily Cosmocercoidea Travassos, 1925
 Atractidae Travassos, 1919
 Cosmocercidae Travassos, 1925
 Kathlaniidae Travassos, 1918
 Superfamily Heterakoidea Railliet & Henry, 1912
 Ascaridiidae Travassos, 1919
 Aspidoderidae Skrjabin & Shikhobalova, 1947
 Heterakidae Railliet & Henry, 1912
 Superfamily Seuratoidea Railliet, 1906
 Chitwoodchabaudiidae Puylaert, 1970
 Cucullanidae Cobbold, 1864
 Quimperiidae Gendre, 1928
 Schneidernematidae Freitas, 1956
 Seuratidae Railliet, 1906
 Superfamily Subuluroidea Yorke & Maplestone, 1926
 Maupasinidae Inglis, 1959
 Subuluridae Yorke & Maplestone, 1926
 颚口线虫下目 Gnathostomatomorpha
 颚口线虫总科 Gnathostomatoidea Railliet, 1895
 颚口线虫科 Gnathostomatidae Railliet, 1895
 Incertae sedis
 龙线虫总科 Dracunculoidea Stiles, 1907
 Anguillicolidae Yamaguti, 1935
 Daniconematidae Moravec & Køie, 1987
 龙线虫科 Dracunculidae Stiles, 1907
 Guyanemidae Petter, 1975
 Micropleuridae Baylis & Daubney, 1926
 嗜子宫线虫科 Philometridae Baylis & Daubney, 1926
 Skrjabillanidae Shigin & Shigina, 1958
 尖尾线虫下目 Oxyuridomorpha
 尖尾线虫总科 Oxyuroidea 
 Heteroxynematidae Skrjabin & Shikhobalova, 1948
 尖尾線蟲科 Oxyuridae 
 Pharyngodonidae Travassos, 1919
 Superfamily Thelastomatoidea Travassos, 1929
 Hystrignathidae Travassos, 1929
 Protrelloididae Chitwood, 1932
 Thelastomatidae Travassos, 1929
 Travassosinematidae Rao, 1958
 Infraorder Rhigonematomorpha
 Superfamily Ransomnematoidea Travassos, 1930
 Camoyidae Travassos & Kloss, 1960
 Hethidae Travassos & Kloss, 1960
 Ransomnematidae Travassos, 1930
 Superfamily Rhigonematoidea Artigas, 1930
 Ichthyocephalidae Travassos & Kloss, 1958
 Rhigonematidae Artigas, 1930
 旋尾下目 Spiruromorpha
华首总科 Acuarioidea 
华首科 Acuariidae 
Aproctoidea 
Aproctidae 
Desmidocercidae 
Camallanoidea 
Camallanidae 
双三齿线虫总科 Diplotriaenoidea 
双三齿线虫科 Diplotriaenidae ：在Levin (1968)屬絲蟲總科
Oswaldofilariidae 
丝虫总科 Filarioidea 
丝虫科 Filariidae 
蟠尾丝虫科 Onchocercidae 
柔线虫总科 Habronematoidea 
Cystidicolidae 
柔线虫科 Habronematidae 
Hedruridae 
Tetrameridae 
泡翼总科 Physalopteroidea 
泡翼科 Physalopteridae
Rictularoidea 
Rictulariidae 
旋尾总科 Spiruroidea 
Gongylonematidae 
Hartertiidae 
Spirocercidae 
旋尾科 Spiruridae 
吸吮总科 Thelazioidea 
Pneumospiruridae 
Rhabdochonidae 
吸吮科 Thelaziidae 
 Suborder Tylenchina
 Infraorder Cephalobomorpha
 Superfamily Cephaloboidea Filipjev, 1934
 Alirhabditidae Suryawanshi, 1971
 Bicirronematidae Andrassy, 1978
 Cephalobidae Filipjev, 1934
 Elaphonematidae Heyns, 1962
 Osstellidae Heyns, 1962
 Infraorder Drilonematomorpha
 Superfamily Drilonematoidea Pierantoni, 1916
 Drilonematidae Pierantoni, 1916
 Homungellidae Timm, 1966
 Pharyngonematidae Chitwood, 1950
 Ungellidae Chitwood, 1950
 Incertae sedis
 Superfamily Anguinoidea Nicoll, 1935
 Infraorder Panagrolaimomorpha
 Superfamily Panagrolaimoidea Thorne, 1937
 Panagrolaimidae Thorne, 1937
 Superfamily Strongyloidoidea Chitwood & McIntosh, 1934
 Alloionematidae Chitwood & McIntosh, 1934
 Rhabdiasidae Railliet, 1916
 斯氏线虫科 Steinernematidae Filipjev, 1934
 Strongyloididae Chitwood & McIntosh, 1934
 垫刃线虫下目 Tylenchomorpha
滑刃线虫总科 Aphelenchoidea
 滑刃线虫科 Aphelenchoididae 
 有尾片芽葉線蟲科 Aphelenchidae 
 少尾片芽葉線蟲科 Aphelenchoididae 
 Superfamily Criconematoidea Taylor, 1936
 Criconematidae Taylor, 1936
 Hemicycliophoridae Skarbilovich, 1959
 半穿刺线虫科 Tylenchulidae Skarbilovich, 1947
 Superfamily Myenchoidea Pereira, 1931
 Myenchidae Pereira, 1931
 Superfamily Sphaerularioidea Lubbock, 1861
 Anguinidae Nicoll, 1935
 Iotonchidae Goodey, 1935
 Neotylenchidae Thorne, 1941
 Sphaerulariidae Lubbock, 1861
 垫刃线虫总科 Tylenchoidea Örley, 1880
 刺线虫科 Belonolaimidae Whitehead, 1959
 Dolichodoridae Chitwood, 1950
 Hoplolaimidae Filipjev, 1934
 根结线虫科 Meloidogynidae Skarbilovich, 1959
 短体线虫科 Pratylenchidae Thorne, 1949
 垫刃线虫科 Tylenchidae Örley, 1880
 Order Spirurida
 Suborder Camallanina
 Order Strongylida
 Superfamily Metastrongyloidea Lane, 1917
 Pseudaliidae Railliet & Henry, 1909
 Superfamily Trichostrongyloidea (Durette-Desset, 1985)
 Amidostomatidae Baylis & Daubney, 1926

刺嘴纲 Enoplea

矛線亚纲 Dorylaimia

 Order Dioctophymatida
 Suborder Dioctophymatina
 Dioctophymatidae Railliet, 1915
 Soboliphymatidae Petrov, 1930
矛線目 Dorylaimida
矛線亞目 Dorylaimina
 Superfamily Belondiroidea Thorne, 1964
 Belondiridae Thorne, 1939
 Superfamily Dorylaimoidea de Man, 1876
 Actinolaimidae Thorne, 1939
 Aporcelaimidae Heyns, 1965
 Dorylaimidae de Man, 1876
 Longidoridae Thorne, 1935
 Nordiidae Jairajpuri & Siddiqi, 1964
 Qudsianematidae Jairajpuri, 1965
 Incertae sedis
 Thornenematidae Siddiqi, 1969
 Thorniidae de Coninck, 1965
 Superfamily Tylencholaimoidea Filipjev, 1934
 Aulolaimoididae Jairajpuri, 1964
 Leptonchidae Thorne, 1935
 Mydonomidae Thorne, 1964
 Tylencholaimellidae Jairajpuri, 1964
 Tylencholaimidae Filipjev, 1934
 Suborder Nygolaimina
 Superfamily Nygolaimoidea Thorne, 1935
 Aetholaimidae Jairajpuri, 1965
 Nygellidae Andrassy, 1958
 Nygolaimellidae Clark, 1961
 Nygolaimidae Thorne, 1935
 Order Isolaimida
 Superfamily Isolaimoidea Timm, 1969
 Isolaimiidae Cobb, 1920
 Order Marimermithida
 Marimermithidae Rubtzov & Platonova, 1974
索线虫目 Mermithida
 Suborder Mermithina
 Superfamily Mermithoidea Braun, 1883
 索线虫科 Mermithidae Braun, 1883
 Tetradonematidae Cobb, 1919
單齒目 Monochida
 Suborder Bathyodontina
 Superfamily Cryptonchoidea Chitwood, 1937
 Bathyodontidae Clark, 1961
 Cryptonchidae Chitwood, 1937
 Superfamily Mononchuloidea de Coninck, 1965
 Mononchulidae de Coninck, 1965
 Suborder Mononchina
 Superfamily Anatonchoidea Jairajpuri, 1969
 Anatonchidae Jairajpuri, 1969
 Incertae sedis
 Cobbonchidae Jairajpuri, 1969
 Iotonchidae Jairajpuri, 1969
 Superfamily Mononchoidea Filipjev, 1934
 Mononchidae Filipjev, 1934
 Mylonchulidae Jairajpuri, 1969
 Order Muspiceida
 Suborder Muspiceina
 Muspiceidae Bain & Chabaud, 1959
 Robertdollfusiidae Chabaud & Campana, 1950
 Order Trichinellida
 Superfamily Trichinelloidea Ward, 1907
 Anatrichosomatidae Yamaguti, 1961
 Capillariidae Railliet, 1915
 Cystoopsidae Skrjabin, 1923
 Trichinellidae Ward, 1907
 Trichosomoididae Yorke & Maplestone, 1926
 Trichuridae Railliet, 1915

刺嘴亚纲 Enoplia

刺嘴目 Enoplida
 Suborder Alaimina
 Superfamily Alaimoidea Micoletzky, 1922
 Alaimidae Micoletzky, 1922
 Suborder Campydorina
 Superfamily Campydoroidea Jairajpuri, 1976
 Campydoridae (Thorne, 1935)
 Suborder Dioctophymina
刺嘴亞目 Enoplina
 Superfamily Enoploidea Dujardin, 1845
 Anoplostomatidae Gerlach & Riemann, 1974
 Anticomidae Filipjev, 1918
 Enoplidae Dujardin, 1845
 Phanodermatidae Filipjev, 1927
 Thoracostomopsidae Filipjev, 1927
 Incertae sedis
 Andrassyidae Tchesunov & Gagarin, 1999
 Suborder Ironina
 Superfamily Ironoidea de Man, 1876
 Ironidae de Man, 1876
 Leptosomatidae Filipjev, 1916
 Oxystominidae Chitwood, 1935
 Suborder Oncholaimina
 Superfamily Oncholaimoidea Filipjev, 1916
 Enchelidiidae Filipjev, 1918
 Oncholaimidae Filipjev, 1916
 Thalassogeneridae Orton Williams & Jairajpuri, 1984
 Suborder Trefusiina
 Superfamily Trefusioidea Gerlach, 1966
 Lauratonematidae Gerlach, 1953
 Simpliconematidae Blome & Schrage, 1985
 Trefusiidae Gerlach, 1966
 Trischistomatidae Andrassy, 2007
 Xenellidae de Coninck, 1965
 Suborder Trichinellina
 Suborder Tripyloidina
 Superfamily Tripyloidoidea Filipjev, 1928
 Tripyloididae Filipjev, 1918
 Order Triplonchida
 Suborder Diphtherophorina
 Superfamily Diphtherophoroidea Micoletzkyi, 1922
 Diphtherophoridae Micoletzky, 1922
 Trichodoridae Thorne, 1935
 Incertae sedis
 Bastianiidae de Coninck, 1965
 Odontolaimidae Gerlach & Riemann, 1974
 Suborder Tobrilina
 Superfamily Prismatolaimoidea Micoletzky, 1922
 Prismatolaimidae Micoletzky, 1922
 Superfamily Tobriloidea Filipjev, 1918
 Pandolaimidae Belogurov, 1980
 Rhabdodemaniidae Filipjev, 1934
 Tobrilidae de Coninck, 1965
 Triodontolaimidae de Coninck, 1965
 Suborder Tripylina
 Superfamily Tripyloidea de Man, 1876
 Tripyloidea de Man, 1876
 Tripylidae de Man, 1876

Incertae sedis 
 Order Benthimermithida
 Benthimermithidae Petter, 1980
 Order Rhaptothyreida
 Rhaptothyreidae Hope & Murphy, 1969

胞管腎綱 Secernentea

胞管腎綱之下的綱目計有：
双胃亚纲 Diplogasteria：亦作雙胃線蟲亞綱，可能與Rhabditia為並系群
雙胃目 Diplogasterida
小杆亚纲 Rhabditida：可能為並系群
小桿目 Rhadditda：秀麗隱桿線蟲
圓線蟲目 Strongylida：亦作园线目，例如：廣東住血線蟲
旋尾亚纲 Spiruria
 蛔目 Ascaridida：海獸胃線蟲
 驼形线虫目 Camallanida：有其他文獻歸入旋尾目
 蚓线目 Drilonematida：有其他文獻歸入旋尾目
 尖尾目 Oxyurida (= Rhabdiasida)：亦作尖尾線蟲目，例如：蟯蟲
 里崗目 Rhigonematida：舊屬墊刃亚纲
 旋尾目 Spirurida：麦地那龙线虫
墊刃亚纲 Tylenchia：可能與Rhabditia為並系群
滑刃目 Aphelenchida
墊刃目 Tylenchida

雙胃線蟲亞綱
雙胃線蟲亞綱（Diplogasteria）可能與Rhabditia為並系群

 雙胃線蟲目 Diplogasterida
Suborder Chambersiellina Hodda 2007
Superfamily Chambersielloidea Thorne 1937
Family Chambersiellidae Thorne 1937 (Sanwal 1957)
Suborder Diplogasterina Paramonov 1952
Superfamily Cylindrocorporoidea T. Goodey 1939 
Family Cylindrocorporidae T. Goodey 1939
Family Odontopharyngidae Micoletzky 1922 
Superfamily Diplogasteroidea Micoletzky 1922 
Family Cephalobiidae Travassos & Kloss 1960a 
Family Diplogasteridae Micoletzky 1922  
Family Diplogasteroididae Paramonov 1952 
Family Neodiplogasteridae Paramonov 1952
Family Pseudodiplogasteroididae De Ley & Blaxter 2002
Family Tylopharyngidae Filipjev 1918 
Suborder Myolaimina Inglis 1983 
Superfamily Carabonematoidea Stammer & Wachek 1952 
Family Carabonematidae Stammer & Wachek 1952
Superfamily Myolaimoidea Goodey 1963 
Family Myolaimidae Goodey 1963

小杆亚纲
小杆亚纲 Rhabditida包括
小桿目 Rhadditda
圓線蟲目 Strongylida

旋尾亚纲
旋尾亚纲包括：
蛔目 Ascaridida：海獸胃線蟲
 驼形线虫目 Camallanida：有其他文獻歸入旋尾目
 Family Anguillicolidae
 Family Camallanidae
 龙线虫科 Dracunculidae
 Family Micropleudidae
 Family Philometridae
 蚓线目 Drilonematida：有其他文獻歸入旋尾目
尖尾目 Oxyurida (= Rhabdiasida)：亦作尖尾線蟲目，例如：蟯蟲
 Family Heteroxynematidae
 尖尾線蟲科 Oxyuridae：舊屬小杆線蟲目
 Family Pharyngodonidae
 Family Thelastomatidae
里崗目 Rhigonematida：舊屬墊刃亚纲
旋尾目 Spirurida：麦地那龙线虫
 华首总科 Acuarioidea 
 Aproctoidea 
 双三齿线虫总科 Diplotriaenoidea 
 絲蟲總科 Filarioidea 
 Superfamily Gnathostomatoidea：現時屬於獨自的Gnathostomatomorpha下目
 Habronematoidea 
 泡翼总科 Physalopteroidea 
 Rictularioidea 
 旋尾总科 Spiruroidea 
 吸吮总科 Thelazioidea

垫刃亚纲

垫刃亚纲（Tylenchia）包括：
滑刃目 Aphelenchida
 滑刃线虫总科 Aphelenchoidea
 Family  Aphelenchidae
 滑刃线虫科  Aphelenchoididae
 Family  Myenchildae
 Family Paraphelenchidae
垫刃线虫目 Tylenchida
 环线虫总科 Criconematoidea
 环线虫科  Criconematidae   
 半穿刺线虫科  Tylenchulidae
 垫刃线虫总科 Tylenchoidea
 Family  Anguinidae
 Family  Belonolaimidae
 Family  Dolichodoridae
 Family  Ecphyadophoridae
 Family  Hoplolaimidae
 Family  Heteroderidae
 Family  Pratylenchidae
 垫刃线虫科 Tylenchidae
 Superfamily Sphaerularina
 Family  Allantonematidae
 Family  Fergusobiidae
 Family  Iotonchiidae
 Family  Parasitylenchidae
 Family  Sphaerulariidae

過往分類及其理據

親緣支序學
線蟲及跟其他關係較為接近的原口动物的親緣關係尚未解決。
傳統上，線蟲動物被認為有其自己獨特的血統，但到了1990年代，有意見認為線蟲動物應與其他諸如節肢動物的被提出與蛻皮動物合組成為蛻皮動物總門（Ecdysozoa）。
過往一直認為與線蟲動物最接近的生物誰屬這個問題已有很好很好的解決了。
形態特徵和分子系統發育學的結果都認為寄生性的線形動物門（例如：馬毛蟲）跟圓蟲是姊妹分類單元，而這兩個分類單元共同組成了Nematoida。
連同，線蟲動物與牠們共同組成了環神經動物類（Cycloneuralia，又或Introverta）物種現時被視為線蟲動物門之上的一個演化支，過往的分類如果承認這種劃分的話，一般將之歸類到了總門或超門級。

Chitwood & Chitwood 
早期最有影響力的分類系統是BG Chitwood & MB Chitwood 兄弟 (1933)—然後四年後BG Chitwood又再修訂這個分類—此分類系統將线虫分為（Aphasmidia）及尾感器亞綱（Phasmidia）。
這兩個亞綱後來重新命名為（Adenophorea）及胞管腎綱（Secernentea）。
胞管腎綱有許多共同的特徵，包括具有，也就是一對在後方兩側之處的感覺器官，這也成為分類的基礎。因為無尾感器亞綱這個分類中還有些不同，因此也產生了許多後續不同的分類。

1961年山口分類
Yamaguti（1961）关于寄生在脊椎动物的线虫种类的分类系统
 棒线目（Rhabdiasidea）
 鞭虫目（Trichuridea）
 膨结目（Diotophymidea）
 鱼园线目（Ichthyostrongylidea）
 园线目（Strongylidea）
 尖尾目（Oxyuridea）
 蛔目（Ascarididea）
 旋尾目（Spiruridea）
 丝虫目（Filariidea）
 嗜子宫目（Philometridea）
 僵直线虫目（Tetanonematidea）

陳心陶分類
陈心陶（）关于线虫的分类位置及其类群系统
 线形动物门
 线吻动物亚门（Nemathorhyncha）
 线形动物亚门（Nemathelmintha）
 铁线虫纲（Gordiacea）
 线虫纲（Nematoda）
 尾感受器亚纲（Phasmidia）
 杆形目（Rhabditida）
 杆形亚目（Rhabditata）
 小杆总科（Rhabditoidea）
 蚓线总科（Drilonematoidea）
 垫刃亚目（Tylenchata）
 垫刃总科（Tylenchoidea）
 滑刃总科（Aphelenchoidea）
 园线亚目（Strongylata）
 园线总科（Strongyloidea）
 毛园线总科（Trichostrongyloidea）
 后园线总科（Metastrongyloidea）
 蛔目（Ascaridida）
 蛔亚目（Ascaridata）
 蛔总科（Ascaroidea）
 複管總科（Anisakoidea）
 尖尾亚目
 尖尾总科（Oxyuroidea）
 丽尾总科（Cosmocercoidea）
 顶唇总科（Subuluroidea）
 箭形总科（Atractoidea）
 旋尾目（Spirurida）
 旋尾亚目（Spirurata）
 旋尾总科（Spiruroidea）
 泡翼总科（Physalopteroidea）
 华首总科（Acuarioidea）
 吸吮总科（Thelazioidea）
 丝虫亚目（Filariata）
 驼形亚目（Camallanata）
 驼形总科（Camallanoidea）
 龙线总科（Dracunculoidea）
 无尾感受器亚纲（Aphasmidia）
 色矛目（Chromadorida）
 色矛亚目（Chromadorata）
 色矛总科（Chromadoroidea）
 带首总科（Desmoscolecoidea）
 带矛总科（Desmoderoidea）
 单宫亚目（Monhysterata）
 单宫总科（Monhysteroidea）
 绕线总科（Plectoidea）
 轴线总科（Axonolaimoidea）
 嘴刺目（Enoplida）
 嘴刺亚目（Enoplata）
 嘴刺总科（Enoploidea）
 三孔总科（Tripyloidea）
 矛线亚目（Dorylaimata）
 矛线总科（Dorylaimoidea）
 索总科（Mermithoidea）
 鞭虫亚目（Trichurata）
 囊样总科（Cystoopsioidea）
 鞭虫总科（Trichuroidea）
 膨结亚目（Dioctophymata）

1968年Levin分類
Levin（1968）关于人畜寄生线虫的分类系统
 泄腺纲（Secernentasida）
 垫刃目（Tylenchorida）
 垫刃总科（Tylenchicea）
 杆形目（Rhabditorida）
 小杆总科（Rhabditicea）
 小杆科（Rhabditidae）
 首叶科（Cephalobidae）
 棒线总科（Rhabdiasicea）
 类园线虫科（Strongyloididae）
 圆线虫目（Strongylorida）
 圆线虫总科（Strongylicea）
 钩口线虫科（Ancylostomatidae）
 圆线虫科（Strongylidae）
 比翼科（Syngamidae）
 毛圆线虫总科（Trichostrongylicea）
 毛圆线虫科（Trichostrongylidae）
 后圆线总科（Metastrongylicea）
 后圆线虫科（Metastrongylidae）
 蛔目（Ascaridorida）
 蛔总科（Ascaridicea）
 卡线科（Kathlaniidae）
 蛔科（Ascarididae）
 异刺科（Heterakidae）
 锥尾总科（Subuluricea）
 锥尾科（Subuluridae）
 尖尾总科（Oxyuricea）
 尖尾科
 箭形总科（Atracticea）
 箭形科（Atractidae）
 旋尾目（Spirurorida）
 旋尾总科（Spiruricea）
 旋尾科（Spiruridae）
 华首总科（Acuariicea）
 华首科（Acuariidae）
 吸吮总科（Thelaziicea）
 吸吮科（Thelaziidae）
 泡翼总科（Physaloptericea）
 泡翼科（Physalopteridae）
 丝虫总科（Filariicea）
 丝虫科（Filariidae）
 双三齿线虫科（Diplotriaenidae）
 蟠尾丝虫科（Onchocercidae）
 冠丝虫科（Stephanofilariidae）
 驼形线虫目（Camallanorida）
 龙线虫总科（Dracunculicea）
 龙线虫科（Dracunculinae）
 带腺纲（Adenophorasida）
 矛线目（Dorylaimorida）
 毛形总科（Trichinellicea）
 鞭虫科（Trichuridae）
 后毛体科（Anatrichosomatidae）
 毛形科（Trichinellidae）
 膨结线虫目（Dioctophymatorida）
 膨结线虫科（Dioctophymatidae）
 索氏膨结科（Soboliphymatidae）

1980年孔繁瑤分類
孔繁瑶教授关于线虫分类的意见（按孔教授1980年讲演材料）
 尾感器亚纲（Phasmidia）
 垫刃目（Tylenchoida）
  
 垫刃总科（Tylenchoidea）
 滑刃总科（Aphelenchoidea）
 杆形目（Rhabditida）
 杆形亚目（Rhabditina）
 小杆总科（Rhabditoidea）
 蛔亚目（Ascaridina）
 蛔总科（Ascaroidea）
 尖尾总科（Oxyuroidea）
 圆线虫亚目（Strongylina）
 圆线虫总科（Strongyloidea）
 毛圆线虫总科（Trichostrongyloidea）
 后圆线虫总科（Metastrongyloidea）
 旋尾目（Spirurida）
 驼形线虫亚目（Camallanina）
 驼形线虫总科（Camallanoidea）
 龙线虫总科（Dracunculoidea）
 旋尾亚目（Spirurina）
 旋尾总科（Spiruroidea）
 丝虫总科（Filarioidea）
 无尾感器亚纲（Aphasmidia）
 矛线目（Dorylaimida）
 矛线亚目（Dorylaimina）
 矛线总科（Dorylaimoidea）
 毛管目（Trichosyringida）
  
 索线虫总科（Mermithoidea）
 毛尾总科（Trichuroidea）

1981年Maggenti分類
Maggenti（1981）线虫分类意见
 无尾感器纲（Aphasmida）或有腺纲（Adenophorea）：
 刺嘴亚纲（Enoplia）
 刺嘴目（Enoplida）：如：刺嘴虫（Enoplus）。
 单齿目（Monochida）：如：单齿虫（Monochus）。
 矛线目（Dorylaimida）：如：矛线虫（Dorylaimus）。
 毛首目（Trichocephalida）：如：鞭虫。
 索虫目（Mermithida）：如：无尾大雨虫（Agamermisdecaudata）、索虫（Mermis）。
 色矛亚纲（Chromadoria）
 色矛目（Chromadorida）：如：色矛虫（Chromadora）。
 疏毛目（Araeolaimida）：如：绕线虫（Plectus）。
 带线虫目（Desmocolecida）：如：链头线虫（Desmoscolex）。
 单宫目（Monohysterida）：如：咽管线虫（Siphonolaimus）。
 尾感器纲（Phasmida）或胞管肾纲：分为3个亚纲。
 小杆亚纲（Rhabditida）
 小杆目（Rhabditia）：例如：小杆线虫（Rhabditis）。
 圆线虫目（Strongylida）：例如：钩虫。
 蛔虫目（Ascaridia）：如：蛔虫。
 旋尾亚纲（Spiruria）
 旋尾目（Spiruria）：如：棘颚口线虫（Gnathostoma）。
 双胃线虫亚纲（Diplogasteria）
 双胃线虫目（Diplogasterida）：如：双胃线虫（Diplogaster）。
 垫刃线虫目（Tylenchida）：如：垫刃线虫（Tylenchulus）。

1998年分類
早期的DNA 排序研究認為線蟲應該包括下列五個演化支：
 Dorylaimia
 Enoplia
 Spirurina
 Tylenchina
 Rhabditina

As it seems, the Secernentea are indeed a natural group of closest relatives. But the "Adenophorea" appear to be a paraphyletic assemblage of roundworms simply retaining a good number of ancestral traits. The old Enoplia do not seem to be monophyletic either, but to contain two distinct lineages. The old group "Chromadoria" seem to be another paraphyletic assemblage, with the Monhysterida representing a very ancient minor group of nematodes. 

在胞管腎綱（Secernentea）之下各個亞綱，雙胃線蟲亞綱（Diplogasteria）可能會與小桿亞綱（Rhabditia）合併，而Tylenchia亞綱可能與這個合併後的分類為並系群。

2002年分類
由於對圓蟲的系統學及支序分類學的認識，使牠們的分類作下列更新：
 Basal order Monhysterida
 Class Dorylaimea
 Class Enoplea
 胞管腎綱（Secernentea）
 雙胃線蟲亞綱（Diplogasteria）：可能與小桿亞綱為並系群
 小桿亞綱 Rhabditia：可能為並系群
 旋尾亞綱 Spiruria
 垫刃亚纲 Tylenchia：可能與小桿亞綱為並系群
 "Chromadorea" assemblage

2006年分類
基於對多種線蟲的小亞基rDNA序列幾乎全長的分析，線蟲被認為應該包含至少12個支序：
包括秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）和幾乎所有主要動植物的寄生蟲在內的胞管腎綱冠群，在有腺綱內非常突出。

有關對線蟲動物門的系統學研究仍在改進中，這包括到分析959條線蟲的基因。

現時世上所有線蟲物種的完整列表，可參看《World Species Index:Nematoda》這本書。

2011年分類
來自Hodda (2011)對整個線蟲動物門的重新分類是這類動物最新的更新。在這個更新裡，舊有的絕大多數分類都被歸到色矛綱（Chromadorea）之下；而與色矛綱同級的還有矛線綱（Dorylaimea）及刺嘴綱（Enoplea）。

2013年分類
Liu等人 (2013)一項有關线粒体DNA的研究認為下列的分類為合理：
矛線亚纲 Dorylaimia
orders Rhabditida, Trichinellida and Mermithida
suborder Rhabditina
infraorders Spiruromorpha and Oxyuridomorpha

The Ascaridomorpha, Rhabditomorpha and Diplogasteromorpha appear to be related.

The suborders Spirurina and Tylenchina and the infraorders Rhabditomorpha, Panagrolaimomorpha and Tylenchomorpha are paraphytic.

The monophyly of the Ascaridomorph is uncertain.

注釋

參考文獻

參看
 线虫动物门
 线形虫动物门