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。