Chuồn chuồn ngô và họ hàng của chúng là một nhóm cổ xưa. Các hóa thạch cổ nhất là thuộc nhóm Protodonata đã từng sinh sống khoảng 325 triệu năm trước, còn lưu giữ dấu tích trong các hóa thạch từ Thượng Than Đá ở châu Âu, một nhóm bao gồm các côn trùng to lớn nhất đã từng sinh sống trên Trái Đất, với Meganeuropsis permiana từ Permi sớm có sải cánh lên tới 750 mm (30 in);[2] hồ sơ hóa thạch của chúng kết thúc với sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi–kỷ Trias (khoảng 247 triệu năm trước). Protoanisoptera, một nhóm tiền bối khác thiếu các đặc trưng gân cánh nhất định của Odonata hiện đại, sinh sống từ Permi sớm tới Permi muộn cho tới khi diễn ra sự kiện kết thúc kỷ Permi và được biết đến từ những đôi cánh hóa thạch phát hiện tại các khu vực ngày nay là Hoa Kỳ, Nga và Australia, gợi ý rằng chúng có thể đã có sự phân bố toàn cầu. Các nhóm tiền bối của Odonata hiện đại được gộp trong một nhánh gọi là Panodonata, bao gồm Zygoptera (chuồn chuồn kim) cơ sở và Anisoptera (chuồn chuồn ngô thật sự)[3] Ngày nay có khoảng 3.000 loài chuồn chuồn ngô còn sinh tồn trên thế giới.[4][5]

Vào thời điểm năm 2013 thì mối quan hệ giữa các họ của Anisoptera vẫn chưa được dung giải trọn vẹn, nhưng tất cả các họ đều là đơn ngành ngoại trừ Corduliidae; với Gomphidae là nhóm chị em với nhóm chứa tất cả các họ còn lại của Anisoptera, Austropetaliidae là chị em với Aeshnoidea, và Chlorogomphidae làh cị em với nhánh chứa Synthemistidae và Libellulidae.[6] Trên biểu đồ dưới đây, các đường nét rời chỉ ra mối quan hệ chưa được dung giải: