Cá sấu có lẽ có quan hệ họ hàng gần với chim và khủng long hơn là với tất cả các động vật khác đã được phân loại như là lưỡng cư (mặc dù tất cả các động vậtlưỡng cư này được cho là có quan hệ họ hàng gần với nhau hơn) và có các đặc điểm bất thường đối với các loài lưỡng cư, chẳng hạn như tim có 4 ngăn.

Eusuchia (cá sấu thật sự), một nhánh hiện đại, bao gồm nhóm chỏm cây Crocodilia, lần đầu tiên đã xuất hiện vào thời kỳ Hậu Phấn trắng tại châu Âu. Isisfordia duncani sinh sống khoảng 95-98 triệu năm trước, trong thời kỳ thuộc tầng Cenomanum của Tiền Phấn trắng. Isisfordia là nhóm cá sấu thật sự cổ thứ hai đã biết, còn dạng Crocodylomorpha sớm nhất đã được tìm thấy ở Australia. Nhóm cá sấu thật sự (Eusuchia) trải qua sự phân tỏa lớn vào Hậu Phấn trắng và trong kỷ Paleogen, trong đó chúng tiến hóa thành một loạt các dạng, chẳng hạn các loài sống bán thủy sinh và ăn thịt khủng long (Deinosuchus); các loài sống trên đất liền, có chân giống móng guốc và ăn thịt (Pristichampsus) và dạng hộp sọ hình 'rìu' (Baru).

Phân loại

• Liên bộ Crocodylomorpha
  • Bộ Crocodilia gồm 24 loài còn tồn tại, 9 chi thuộc 3 họ sinh học.
    • Liên họ Gavialoidea
      • Họ Gavialidae: gồm 2 loài trong 2 chi là cá sấu sông Hằng và giả cá sấu sông Hằng
    • Liên họ Alligatoroidea
      • Họ Alligatoridae gồm 8 loài trong 4 chi.
        • Phân họ Diplocynodontinae (tuyệt chủng)
        • Phân họ Alligatorinae: gồm 2 loài trong 1 chi là cá sấu mõm ngắn Mỹ và cá sấu Dương Tử
        • Phân họ Caimaninae: gồm 6 loài trong 3 chi là Chi cá sấu caiman lùn, Chi cá sấu caiman và Cá sấu caiman đen
    • Liên họ Crocodyloidea
      • Họ Crocodylidae gồm 14 loài trong 3 chi.
        • Phân họ Mekosuchinae (tuyệt chủng)
        • Phân họ Crocodylinae: gồm 14 loài trong 3 chi là Chi cá sấu, Cá sấu tí hon và Cá sấu mũi hẹp

Phát sinh loài

Biểu đồ này vẽ theo Brochu (1997).

Eusuchia├──Hylaeochampsa└──┬──Allodaposuchus└──Crocodilia├──Gavialoidea│ ├──Eothoracosaurus│ └──┬──Thoracosaurus│ └──┬──Argochampsa│ ├──Eosuchus│ └──Gavialidae└──┬──Borealosuchus└──┬──Pristichampsus└──Brevirostres├──Alligatoroidea│ ├──Leidyosuchus│ ├─?Deinosuchus│ └──Globidonta│ ├──Stangerochampsa│ ├──Brachychampsa│ └──Alligatoridae└──Crocodyloidea├──Prodiplocynodon└──┬──Asiatosuchus└──┬──Brachyuranochampsa└──┬──Harpacochampsa└──Crocodylidae