Chim ruồi họng xanh thuộc Bộ Yến, chứa những họ như chim ruồi, chim yến và yến mào. Chúng nằm trong họ Trochilidae, tức học chim ruồi, đặc trưng bởi kích thước nhỏ, tốc độ trao đổi chất cao và khả năng đập cánh cực nhanh. Mặc dù cùng chi với nhau nhưng chim ruồi họng xanh có quan hệ gần hơn với sapphire đầu xanh (Chrysuronia grayi) so với loài chim ruồi lục sáng.[7] Ngoài ra, Chim ruồi họng xanh còn là outgroup cho một số loài thuộc chi Amazilia, như là Ngọc lục bảo ngực trắng (Amazilia brevirostris) và ngọc lục bảo bụng trơn (Amazilia leucogaster).[7]

Sau khi được miêu tả lần đầu năm 1851, dựa trên sự phân bố và màu sắc, loài chim ruồi này được phát hiện là có thêm hai phân loài khác ngoài phân loài chính Chrysuronia coeruleogularis coeruleogularis.[3][6] Năm 1856, phân loài thứ hai được tìm thấy ở phía bắc và được đặt tên là Chrysuronia coeruleogularis coelina. Gần đây nhất, vào năm 1932, phân loài thứ ba và cuối cùng được tìm thấy ở phía đông, với tên gọi Chrysuronia coeruleogularis conifis.[3][4]

Loài này ban đầu được đặt trong chi Lepidopyga. Một nghiên cứu phát sinh chủng loại phân tử năm 2014 cho thấy Lepidopyga thực chất là đa ngành.[8] Trong hệ thống phân loại chỉnh sửa thành đơn ngành, Chim ruồi họng xanh được chuyển đến chi Chrysuronia.[9][10]