W przeszłości część autorów klasyfikowała Proterochampsidae jako prymitywne krokodyle; bywały one zaliczane wraz z niewyróżnianą obecnie rodziną Notochampsidae do – obecnie również niewyróżnianej – grupy Archaeosuchia. Inni autorzy uznawali Proterochampsidae za możliwych przodków fitozaurów lub klasyfikowali je jedynie jako przedstawicieli parafiletycznych grup Thecodontia, Proterosuchia lub Pseudosuchia. Analizy kladystyczne nie potwierdziły bliskiego pokrewieństwa tej rodziny z krokodylami ani fitozaurami; z analiz wynika, że Proterochampsidae były przedstawicielami kladu Archosauriformes nienależącymi do archozaurów, lecz blisko z nimi spokrewnionymi. Ich dokładna pozycja filogenetyczna jest niepewna; mogą one być grupą siostrzaną do archozaurów, do rodzaju Doswellia, do kladu obejmującego archozaury, fitozaury i rodzaju Euparkeria lub do kladu obejmującego archozaury oraz rodzaje Doswellia i Vancleavea.