Pozycja filogenetyczna Początkowo Vetulicolia były zaliczane do stawonogów, na co wskazywać miała obecność karapaksu. W miarę dokładniejszego poznawania przedstawicieli grupy i opisywania nowych skamieniałości takie umiejscowienie Vetulicolia budziło coraz więcej wątpliwości. Wskazywano na brak jakichkolwiek odnóży i narządów zmysłów jako na cechy uniemożliwiające rozpatrywanie grupy jako gromady stawonogów. W 2001 roku Shu z zespołem wykazali szereg cech wskazujących na przynależność Vetulicolia do wtóroustych. Świadczyć o tym miały obecność otworów skrzelowych, uznawanych za synapomorfię dla Deuterostomia, obecność endostylu, narządu występującego tylko u strunowców oraz "karapaks", który według autorów był wewnętrznym szkieletem.
Zaklasyfikowanie Vetulicolia w randze typu do wtóroustych wywołało liczne dyskusje w świecie naukowym. Wśród zwolenników takiego umiejscowienia typu na drzewie filogenetycznym zwierząt rozpoczęto dyskusję o ich dokładniejszej pozycji. Lacalli proponował Vetulicolia, jako bazalne osłonice. Wśród argumentów przemawiających na rzecz takiego rozwiązania wymieniano obecność endostylu, struktury typowej dla strunowców. Z czasem Shu wycofał się jednak ze swojej interpretacji zaciemnienia widocznego na dnie przedniej części ciała jako endostylu, szeroko krytykowanej jako zbyt powierzchowna.