W jednym z ostatnich ujęć Cavaliera-Smitha okrzemki mają status klasy Diatomeae (syn. Bacillariophyceae) i razem z siostrzaną klasą Bolidophyceae tworzą nadklasę Khakista, a ta z nadklasą Hypogyrista tworzą infratyp Diatomista. Ponieważ w tym czasie diatomolodzy dzielili okrzemki na kilka klas, niektórzy fykolodzy uznali, że w prostszych systemach taksonomicznych pozbawionych wielu poziomów nie można wyróżniać taksonu Bacillariophyta obejmującego wszystkie okrzemki, ale klasy je obejmujące należy umieścić na tym samym poziomie, co inne klasy Heterokontophyta.
Tradycyjnie dzieli się je na dwie grupy: Centriceae – kształt okrągły lub wieloboczny; liczne, drobne chloroplasty; brak szczeliny w skorupce; oogamia; częstsze w morzach Pennateae – kształt wydłużony; kilka dużych chloroplastów; często występuje szczelina w skorupce; izogamia, autogamia; częstsze w wodach słodkich
Dane paleontologiczne i molekularne wskazują, że okrzemki pierzaste wyewoluowały w jurze z centrycznych, przechodząc z symetrii promienistej na dwubiegunową. Część okrzemek centrycznych wykazuje cechy pośrednie, m.in.