Leonard Compagno w 1988 roku w pracy opierającej się na morfologicznych podobieństwach żarłaczokształtnych, uznał głowomłota pospolitego wraz z głowomłotem tropikalnym (Sphyrna lewini) i Sphyrna mokarran za zaawansowanych przedstawicieli rodziny młotowatych. Analiza filogenetyczna bazująca na jądrowym i mitochondrialnym DNA, przeprowadzona przez Lima i innych w 2010 roku wykazała, że rekin ten tworzy wspólny klad z Sphyrna mokarran, podczas gdy głowomłot tropikalny jest bliżej spokrewniony z głowomłotem olbrzymim (Sphyrna tudes), Sphyrna media, łopatogłowem (Sphyrna tiburo) i Sphyrna corona z którymi tworzy wspólny klad. Ponadto badania te oraz analiza filogenetyczna przeprowadzona przez Mauro Cavalcantiego w 2007 roku, wykazały, że głowomłot pospolity jest jedynym z bardziej bazalnych młotowatych, co dowodzi, że u pierwszych (bardziej prymitywnych) przedstawicieli tej rodziny występują większe cefalofole (młoty), na drodze ewolucji zmniejszając się u bardziej zaawansowanych gatunków.