カワセミ科
ハチクイモドキ科 Momotidae と姉妹群である。
3亜科
ショウビン亜科 Halcyoninae (またはヤマカワセミ亜科・ワライカワセミ亜科 Daceloninae、英語: Tree Kingfishers)
カワセミ亜科 Alcedininae(River Kingfishers)
ヤマセミ亜科 Cerylinae (Water Kingfishers)
に分かれるが、3亜科間の系統関係は不明確である。カワセミ亜科が最初に分岐した可能性が高いが確実ではなく、ヤマセミ亜科が最初に分岐したとする研究もある。
Sibley & Ahlquist (1990) はカワセミ科の3亜科を3科に分離した。彼らはカワセミ科をカワセミ小目 Alcedinida、ショウビン科+ヤマセミ科をヤマセミ小目 Cerylida とし、それらは姉妹群だとしたものの、それらを合わせた広義のカワセミ科に分類群は与えなかった。
2科に分ける説もあり、ショウビン亜科+ヤマセミ亜科をヤマセミ科として分離する、あるいは系統的には疑わしいが、ショウビン亜科のみを分離する。