W niektórych nowszych analizach do Atoposauridae włączane były jedynie Alligatorium, Alligatorellus, Montsecosuchus i Theriosuchus, podczas gdy w innych rodzina ta obejmowała również Atoposaurus i Brillanceausuchus. Pachycheilosuchus został opisany jako takson siostrzany dla Atoposauridae. Charakteryzował się on przodowklęsłymi kręgami – cecha ta łączy go z Theriosuchus i Brillanceausuchus oraz kladem Eusuchia. Analiza przeprowadzona przez Pola i współpracowników (2009) również zasugerowała bliskie pokrewieństwo pomiędzy Pachycheilosuchus a Atoposauridae, jednak taka pozycja filogenetyczna tego rodzaju jest stosunkowo słabo wspierana. Z kolei z analizy kladystycznej Buscalioni i współpracowników (2011) wynika przynależność Pachycheilosuchus do rodziny Hylaeochampsidae.
Z analizy filogenetycznej przeprowadzonej przez Tennanta, Manniona i Upchurcha (2016) wynika przynależność do rodziny Atoposauridae jedynie rodzajów Atoposaurus, Alligatorellus i najprawdopodobniej Alligatorium. Według tej analizy rodzaje Sabresuchus (obejmujący gatunki S. ibericus i S.