Systematyka thumb|left|Młotogłów wielkogłowy należy do plemienia Epomophorini, obejmującego także epoletniki i pagonowce, takie jak widoczny wyżej pagonowiec gambijski Takson po raz pierwszy zgodnie z zasadami nazewnictwa binominalnego został opisany przez amerykańskiego zoologa Harrisona Allena w 1861 roku w czasopiśmie „Proceedings of the Academy of Natural Sciences of Philadelphia” pod nazwą Hypsignathus monstrosus. Jako miejsce typowe odłowu holotypu autor wskazał Gabon. Holotyp to czaszka i skóra dorosłego samca (sygnatura ANSP 969/2771) ze zbiorów Akademii Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Drexela; okaz typowy zebrał francusko-amerykański zoolog i antropolog Paul du Chaillu. H. Allen utworzył również rodzaj młotogłów (Hypsignathus), którego H. monstrosus jest jedynym przedstawicielem.
Jest to jedyny gatunek swego rodzaju. Rodzaj Hypsignathus, po polsku zwany młotogłowem, należy do plemienia Epomophorini. Obejmuje ono też rodzaj epoletnik, drobnolot i najbardziej zaawansowany ewolucyjnie pagonowiec, w sumie 15 gatunków. Młotogłów uważany bywa za najstarszą linię w tym plemieniu. Razem podane rodzaje tworzą z kolei najmłodsze plemię w swej podrodzinie, wyodrębniło się około 5 milionów lat temu w Afryce.