Cây phát sinh chủng loài dưới đây lấy theo Lewis L. A và ctv (2004)[7], với sửa đổi cho vị trí của Mesostigma viride lấy theo Lemieux và ctv. (2007)[8] (cây phát sinh lấy theo 45 gen từ 45 đơn vị phân loại tảo/thực vật).

Các bộ ngoài ngành Chlorophyta thường được xếp vào ngành Charophyta, một nhóm cận ngành với thực vật bậc cao (thực vật có phôi), và cùng nhau chúng tạo thành nhóm Streptophyta (hay Streptophytina). Đôi khi nhóm Charophyta chỉ hạn hẹp ở bộ Luân tảo (Charales) và ngành Tảo tiếp hợp (Gamophyta), một ngành được đặt ra cho các bộ Zygnematales và Desmidiales. Trong các hệ thống phân loại cũ, Chlorophyta có thể bao gồm tất cả các nhóm tảo lục, nhưng nếu định nghĩa như trên đây thì nó dường như tạo ra một nhóm đơn ngành.

Một trong số các loài tảo lục cơ sở nhất là trùng roi Mesostigma, mặc dù cho tới năm 2006 người ta vẫn chưa rõ là nó có quan hệ chị - em với các loài tảo lục khác hay nó là một trong số các thành viên cơ sở nhất của Streptophyta[1][9]. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây hơn (2007-2009) cho rằng Mesostigma và Chlorokybus tạo thành một nhánh, với nhánh này là nhánh rẽ ra sớm nhất của Streptophyta[8][10].