Klassificeringen af archaea og prokaryoter generelt er et hurtigt bevægeligt og omstridt felt. De nuværende klassifikationssystemer har til formål at organisere archaea i grupper af organismer, der deler strukturelle egenskaber og fælles forfædre. Disse klassifikationer er stærkt afhængige af brugen af sekvensen af ribosomal RNA-gener til at afsløre relationer mellem organismer (molekylær filogenetik). De fleste af de dyrkbare og velundersøgte arter af archaea er medlemmer af to hovedgrupper, Euryarchaeota og Crenarchaeota. Andre grupper er blevet tentativt oprettet. For eksempel er den særegne art Nanoarchaeum equitans, der blev opdaget i 2003, blevet givet sin egen phylum, Nanoarchaeota. Et nyt phylum Korarchaeota er også blevet foreslået.
Euryarchaeota og Crenarchaeota