Odontobutidae được Douglass Fielding Hoese và Anthony C. Gill thiết lập năm 1993 trên cơ sở tách 3 chi Micropercops, Odontobutis và Perccottus ra khỏi họ Eleotridae[1]. Ba đặc trưng trạng thái tổ tiên giống với Rhyacichthyidae và là đặc trưng chia sẻ chung bao gồm: đai ngực, vây lưng và hình thái vảy. Mặc dù Hoese và Gill sử dụng đặc trưng bộ xương đuôi – đặc biệt là các sụn ở mặt lưng và mặt bụng phần sau cuống đuôi - như là một đặc trưng quan trọng trong việc thiết lập họ Odontobutidae, nhưng nó chỉ có ở Micropercops, trong khi ở Odontobutis và Perccottus thì hình thái học các sụn này là không rõ nét[3].

Theo truyền thống họ này xếp trong phân bộ Gobioidei của bộ Perciformes[2]. Tuy nhiên, khi phân bộ Cá bống được phục hồi thành bộ riêng thì họ này được xếp trong phân bộ Odontobutoidei của bộ Gobiiformes[4].

Trong nội bộ bộ Gobiiformes thì Odontobutidae có quan hệ họ hàng gần với họ Rhyacichthyidae và chúng cùng nhau tạo thành nhóm có quan hệ chị em với phần còn lại của bộ Gobiiformes[5].