Prawdopodobnie, wśród obecnie żyjących bezkręgowców, najbliżej spokrewnione z nimi są pratchawce.
W roku 1991 Lars Ramsköld i Hou Xianguang znaleźli w Chinach skamieniałości zwierząt o niemal identycznym do hallucigenii wyglądzie. Obecnie znane są dwa gatunki hallucigenii: środkowokambryjska H. sparsa z Kanady i dolnokambryjska H. fortis z Chin. W roku 1992 Lars Ramsköld zasugerował, że sferyczny kształt utożsamiany do tej pory z głową jest w istocie plamą resztek organicznych powstałą w momencie śmierci zwierzęcia. W 2015 roku naukowcom pod kierunkiem Martina Smitha i Jean-Bernarda Carona z Uniwersytetu w Cambridge udało się wreszcie określić przód zwierzęcia. Po przeskanowaniu około 100 skamielin pod mikroskopem elektronowym Smith odnalazł słabo wykształconą głowę na końcu długiej szyi, powszechnie uznawanej do tej pory za ogon. Zaobserwował parę prostych oczu oraz otwór gębowy, przystosowany najprawdopodobniej do ssania, otoczony wianuszkiem zębów. Zwierzę prawdopodobnie poruszało się po dnie na zaskakująco wątłych i słabych odnóżach, chroniąc się przed drapieżnikami za pomocą kolców na grzbiecie (wczesne teorie często myliły je ze słabo zachowanymi kończynami). Nowe odkrycie pozwoli na bardziej precyzyjne umieszczenie hallucigenii w drzewie ewolucji.