蝶蛾科可能与透翅蛾总科最为近缘。由于其棍棒状的触角和白天活动的习性，该科常被说为与蝴蝶近缘。然而，这些特征和习性广泛存在于鳞翅目中，因此不能作为亲缘关系的证据。幼虫和蛹的许多特征使本科与木蠹蛾科有一定的联系。