Họ này theo truyền thống xếp trong bộ Cá vược[1], nhưng gần đây được đề xuất tách ra và xếp cùng họ Leiognathidae trong bộ mới lập là bộ Cá bướm (Chaetodontiformes)[3].

Có thể chia họ Chaetodontidae thành hai dòng dõi (phân họ). Tên phân họ Chaetodontinae là tàn tích cũ của một thời kì khi mà Pomacanthidae và Chaetodontidae còn được xếp chung trong một họ là họ Chaetodontidae sensu lato. Vì vậy, ngày nay Chaetodontinae là tên đồng nghĩa muộn của Chaetodontidae. Trông bất kỳ trường hợp nào, một dòng dõi của Chaetodontidae (theo nghĩa hiện tại) chứa các loài cá bướm "điển hình" quanh chi điển hình Chaetodon (bao gồm Parachaetodon, Prognathodes, Roa), trong khi dòng dõi kia hợp nhất các loài cá bướm của các chi còn lại. Vì bộ Cá vược mang tính cận ngành cao nên mối quan hệ chính xác giữa các loài trong toàn thể họ Chaetodontidae chưa được giải thích rõ ràng.[4]

Trước khi có phương pháp Dideoxy thì ngành phân loại học gặp trở ngại trong vấn đề giải đáp câu hỏi rằng liệu nên xem những con cá này là loài hay phân loài. Ngoài ra, người ta còn đề xuất hàng loạt phân chi để chia chi Cá bướm (Chaetodon) ra, và càng ngày công việc chia nhỏ này càng trở nên rõ ràng hơn.[4][5]

Hoá thạch của nhóm cá này khá hiếm. Do chỉ giới hạn khu vực sống tại các rạn san hô nên xác chết của cá bướm có khả năng bị các loài ăn xác thối ăn, bị san hô "mọc" chồng lên hoặc các hoá thạch (nếu có) khó có thể tồn tại lâu do bị ảnh hưởng bởi hiện tượng xói mòn. Tuy vậy, hoá thạch của Pygaeus từ giai đoạn giữa-muộn của thế Eocen tại châu Âu có niên đại khoảng từ tầng Barton, 40-37 triệu năm về trước. Vì thế, hầu như chắc chắn là họ Cá bướm đã xuất hiện khoảng từ Eocen sớm-giữa.[4][6]

Các chi

Dòng dõi cá bướm cờ-cá san hô có thể được chia tiếp làm hai nhóm; và hai nhóm này có thể được xem là tông nhưng vẫn chưa được đặt tên chính thức. Dưới đây là danh sách các chi xếp theo thứ tự từ cổ nhất đến trẻ nhất:[4]

Dòng dõi cá bướm cờ/cá san hô 1:

• Amphichaetodon
• Coradion
• Chelmon
• Chelmonops

Dòng dõi cá bướm cờ/cá san hô 2:

• Forcipiger
• Hemitaurichthys
• Heniochus
• Johnrandallia Nalbant 1974 (gồm cả Pseudochaetodon)

Cá loài cá bướm "điển hình" có thể thuộc nhiều chi; xem chi Cá bướm:

• Chaetodon
• Parachaetodon
• Roa
• Prognathodes (có lúc bao gồm Chaetodon)

Khung thời gian