Clasificarea arheelor, și a procariotelor în general, este un domeniu în mișcare rapidă și controversat. Sistemele de clasificare actuale au ca scop organizarea arheelor în grupuri de organisme care împărtășesc caracteristici structurale și strămoși comuni. Aceste clasificări se bazează în mare măsură pe utilizarea secvenței genelor ARN ribosomiale pentru a dezvălui relațiile dintre organisme (filogenetică moleculară). Cele mai multe specii de arheea care pot fi cultivate și bine cercetate sunt membre ale a două grupe principale, Euryarchaeota și Crenarchaeota. Alte grupuri au fost create în mod provizoriu. De exemplu, specia particulară Nanoarchaeum equitans, descoperită în 2003, a fost dată propriului său filon, Nanoarchaeota. Un nou filon a fost propus și pentru Korarchaeota.
Euryarchaeota și Crenarchaeota