według tych analiz był on taksonem siostrzanym do ptaków. Analizy te nie potwierdziły natomiast, że klad obejmujący ptaki i rodzaj Anchiornis jest bliżej spokrewniony z unenlagiami, mikroraptorem i sinornitozaurem niż z innymi taksonami tradycyjnie zaliczanymi do rodziny Dromaeosauridae.
Inny rezultat dała analiza filogenetyczna przeprowadzona przez Lefèvre'a i współpracowników (2017). Z analizy tej wynika, że Anchiornis jest bazalnym przedstawicielem kladu Paraves nienależącym do kladu Eumaniraptora (obejmującego dromeozaury, troodony i ptaki); według tej analizy Anchiornis jest taksonem siostrzanym do Eumaniraptora.
thumb|Rekonstrukcja
Paleobiologia Anchiornis miał wyjątkowo długie jak na przedstawiciela Troodontidae kończyny przednie – ich długość stanowiła 80% długości kończyn tylnych. Podobne wartości występowały u wczesnych ptaków, takich jak Archaeopteryx. Budowa nadgarstka była bardziej zaawansowana niż u teropodów spoza grupy Avialae, dlatego Xu i współpracownicy początkowo nie wykluczyli zdolności anchiornisa do lotu. Mimo długich kończyn przednich, cechy często uznawanej za wyznacznik umiejętności latania, jego lotki nie miały takich przystosowań aerodynamicznych, jak te występujące np. u mikroraptora i bazalnych ptaków.