Sóc bay lùn Nhật Bản tiến hóa khác với các loài thuộc họ Sóc khác. Sự khác biệt là rõ ràng khi so sánh hình thái học của hàm dưới và mã di truyền giữa chúng. Hàm dưới ở loài sóc bay lùn Nhật Bản không có hình dạng xương mõm quạ như loài sóc lùn Mỹ và hàm dưới cũng ngắn hơn so với loài Marmota. Người ta cũng tìm thấy sự khác biệt lớn trong cấu trúc nhiễm sắc thể của loài sóc bay lùn Nhật Bản với loài sóc bay Siberia. Mặc dù có cùng số nhiễm sắc thế (2n = 38), nhiễm sắc thể đồ của chúng khác biệt lớn do sự đảo đoạn quang tâm nhiễm sắc thể, dung hợp lặp đoạn nối tiếp, xóa một số phân đoạn lớn của nhiễm sắc thể thường và nhiễm sắc thể Y. Do xóa phân đoạn, bộ di truyền của loài sóc bay lùn Nhật Bản chứa ít hơn 15% DNA so với loài sóc bay Siberia. Các phát hiện trên chỉ ra rằng nhiễm sắc thể đồ của loài Pteromys momonga này gần tương tự với loài P. volans và P. momonga.