[[File:Dimorphodon Flight Pose.png|thumb|Ricostruzione scheletrica di ''D. weintraubi'' in posizione di volo]]
Nel 1870, Seeley assegnò il genere ''Dimorphodon'' in una famiglia a sesé stante che venne battezzata [[Dimorphodontidae]], di cui il ''Dimorphodon'' era l'unico membro. Nel 1991, il paleontologo tedesco Peter Wellnhofer suggerì che il ''Dimorphodon'' poteva essere il discendente di un animale simile ma vissuto nel [[Triassico]], ossia il ''[[Peteinosaurus]]''.<ref name="cranfield-Dimorphodon" /> In seguito ad un'analisi cladistica si scoprì che tale ipotesi era inesatta. Si suppose infatti che il ''Dimorphodon'' fosse solo imparentato alla lontana con il ''Peteinosaurus'', di cui però non era un discendente. Questi due pterosauri fanno entrambi parte della famiglia dei Dimorphodontidae, ed a lungo tempo sono stati considerati entrambi come due dei più primitivi rappresentanti di [[pterosauria]], ad eccezione di ''[[Preondactylus]]''. Secondo Alexander Kellner però, il ''Dimorphodon'' è più evoluto rispetto al ''Peteinosaurus'' di cui probabilmente non era neanche uno stretto parente.
