thumb|200px|Arsinoitherium zitteli (góra) i Bothriogenys fraasi (dół). Anthracotheriidae takie jak Bothriogenys przypominają hipopotamki karłowate i są prawdopodobnie ich przodkami 200px|thumb|Hipopotam kreteński (H. creutzburgi) był takich samych rozmiarów jak hipopotamek karłowaty, lecz bliżej spokrewniony z hipopotamem nilowym Ewolucja hipopotamka karłowatego jest najczęściej badana w odniesieniu do jego większego kuzyna. Przez długi czas uważano, że są one najbliżej spokrewnione z rodziną świniowatych (reprezentowanych np. przez świnię domową lub pekari), lecz badania z ostatnich 10 lat wykazały, że największe powinowactwo hipopotamy nilowe i hipopotamki karłowate łączy z waleniami (których przedstawicielami są np. delfiny). Hipopotamy i walenie posiadają wspólnego wodno-lądowego przodka, który odgałęził się od pozostałych parzystokopytnych około 60 milionów lat temu. Ten hipotetyczny przodek prawdopodobnie rozdzielił się na dwie gałęzie około 6 milionów lat później. Jedna z gałęzi stała się linią ewolucyjną waleni, drugą gałąź stanowiły Anthracotheriidae, duża rodzina czworonożnych zwierząt, której najwcześniejsi członkowie z późnego eocenu przypominały wąskie hipopotamy ze stosunkowo małymi głowami.