Người phát hiện Eomaia cho rằng, trên cơ sở 268 mẫu đặc điểm của tất cả các nhánh động vật có vú Đại Trung Sinh và các họ Eutheria chính vào kỷ Creta, Eomaia nên được đặt cào cuối "cây gia đình" Eutheria cùng với with Murtoilestes và Prokennalestes.[1] Sơ đồ phân loại ban đầu này được tóm tắt như sau:

Năm 2013, nghiên cứu mối quan hệ của động vật có vú rộng hơn (bao gồm các loài hóa thạch) công bố bởi Maureen O'Leary và đồng nghiệp.[7] Nghiên cứu này, đã xem xét 4541 đặc điểm giải phẫu của 86 loài động vật có vú (gồm Eomaia scansoria), tìm ra rằng Eomaia không thể là Eutheria hay Placentalia như từng được cho.[7] Kết quả của nghiên cứu này được tóm tắt thành cây phát sinh loài bên dưới: