アノマロカリス類
近縁の古生物として、上述のオパビニア（Opabinia）、パンブデルリオン （"Pambdelurion"）とケリグマケラ （"Kerygmachela"）がある。いずれもアノマロカリス類と同様にDinocaridida綱に属し、一連のヒレと特化した前部付属肢を持ち、「Gilled lobopodians」（鰓のある葉足動物）とも呼ばれた動物群である。アノマロカリス類に似通う特徴は他にもいくつか見られ、例えばオパビニアの特殊化した尾ヒレ・「setal blades」を有し・眼が眼柄にあることが本群と共通し、パンブデルリオンは放射状の歯をもち、ケリグマケラは複眼様の多数のレンズからなる眼がある。
オパビニア
そして1996年、イギリスの古生物学者グラハム・バッド（）の知見を始めとして、アノマロカリスやケリグマケラと共に、オパビニアは真正の節足動物（真節足動物）のステムグループ（初期脇道系統）に分類されるようになった。アノマロカリスには、ラガニア（ペユトイア）、アンプレクトベルア等、近縁の別属があったことがその後で分かっており、アノマロカリス類（）を構成する。それと同様に節足動物のステムグループに属とされるケリグマケラ、パンブデルリオンとオパビニアは、便宜上に "鰓のある葉足動物"「gilled lobopodians」としてまとめられ、系統的にそれらもう少し離れたところに位置される。このような節足動物との類縁関係は、21世紀以降においても多くの分岐学的知見に支持されている。