Trước đây, họ này chỉ được một số ít các nhà phân loại học công nhận. Các loài trong họ này thường được gộp chung vào họ Súng (Nymphaeaceae), do chúng có hoa rất giống với các loài hoa súng trong họ Nymphaeaceae (họ Súng), vì vậy trước đây các chi trong họ này được xếp vào họ Nymphaeaceae. Tuy nhiên, gần đây các nghiên cứu phân tử đã chỉ ra đây là một họ sinh học riêng, có họ hàng gần hơn với các họ Platanaceae và Proteaceae.[2] Lá của các loài sen có thể phân biệt được với lá của các loài trong họ Nymphaeaceae, do lá sen có hình khiên (lá tròn), trong khi đó Nymphaeaceae có vết khía hình chữ V đặc trưng từ mép lá vào tâm của lá. Quả ở trung tâm chứa các hạt của các loài cũng có đặc trưng phân biệt và được gọi là gương sen hay bát sen. Hệ thống APG IV năm 2016 (không thay đổi so với hệ thống APG trước đây của năm 1998, hệ thống APG II năm 2003 và hệ thống APG III năm 2009) công nhận thành một họ riêng trong bộ Proteales, trong nhánh eudicots.[3][4]

Hệ thống Cronquist năm 1981 cũng công nhận họ này nhưng đặt nó trong bộ Súng (Nymphaeales) thuộc phân lớp Magnoliidae của lớp thực vật hai lá mầm (Magnoliopsida).

Hệ thống Dahlgren và hệ thống Thorne (1992) cũng công nhận họ này và đặt nó trong một bộ riêng của chính nó là bộ Sen (Nelumbonales) thuộc siêu bộ Magnolianae của phân lớp Magnoliidae [=thực vật hai lá mầm].