Frédéric Georges Cuvier miêu tả Gấu trúc đó lần đầu tiên vào năm 1825 và cho rằng nó thuộc họ Gấu trúc Bắc Mỹ; tuy nhiên cách phân loại này đã gây nhiều tranh cãi.[3] Nguyên do Cuvier phân gấu trúc đỏ vào họ này vì gấu trúc đỏ và gấu trúc Bắc Mỹ có diện mạo khá giống nhau, cụ thể là về đầu - khuôn mặt, phần đuôi có những họa tiết hình vòng, và những sự giống nhau khác về kiểu hình cũng nư sinh thái. Về sau, nó lại được phân vào họ Gấu.

Nghiên cứu về phát sinh loài ở cấp độ phân tử cho thấy Gấu trúc đỏ là một loài sinh vật cổ xưa nằm trong Bộ Ăn thịt và vì vậy nó có mối quan hệ huyết thống khá gần gũi với Gấu trúc Bắc Mỹ, thậm chí có khả năng nó là một phân họ nằm trong họ Gấu trúc Bắc Mỹ.[3][4][5] Một nghiên cứu kỹ lưỡng về DNA ti thể của quần thể gấu trúc đỏ[6] cho rằng:

Nghiên cứ phân tử - phân loại học và DNA gần đây nhất đã xếp gấu trúc đỏ vào một họ riêng biệt mang tên nó. Đến lượt mình, họ Gấu trúc đỏ là một trong các thành viên của siêu họ Chồn (Musteloidea) (các thành viên khác là họ Chồn hôi (Mephitidae), họ Chồn (Mustelidae) và họ Gấu trúc Bắc Mỹ (Procyonidae)). Theo kết quả phân loại học này, gấu trúc đỏ không phải là một loài gấu (Ursidae).[8]

Gấu trúc đỏ hiện không có loài bà con gần nào còn sống, tổ tiên gần nhất của chúng, Parailurus, cũng sống cách nay đã 3-4 triệu năm. Có lẽ đã từng tồn tại chừng 3 loài Parailurus khác nhau, tất cả đều lớn hơn và có phần đầu, hàm to khỏe hơn. Parailurus sinh sống ở trên đại lục Á-Âu nhưng có thể chúng đã vượt eo biển Bering tiến vào châu Mỹ. Có lẽ gấu trúc đỏ là thành viên duy nhất của Parailurus còn tồn tại, nó đã di trú lên vùng núi Tây Trung Quốc để sống sót trong kỷ Băng hà.[9]