Z kolei rodzina dikreozaurów obejmuje trzy rodzaje: dikreozaura, amargazaura i Brachytrachelopan. Definiuje się ją za Sereno jako taksony bliższe dikreozaurowi niż diplodokowi. W jej obrębie wyróżnić można jeszcze podrodzinę Dicraeosaurinae. Może ona zostać zdefiniowana jako obejmująca dikreozaura i Brachytrachelopan, ale już nie amargazaura. Autorzy opisu Brachytrachelopan przeprowadzili również analizę kladystyczną. Przebadali 27 rodzajów zauropodów, sprawdzając 154 cechy. Otrzymali wynik, zgodnie z którym najbliższym krewnym nowego rodzaju jest dikreozaur, a kolejne grupy zewnętrzne stanowią amargazaur (w obrębie rodziny dikreozaurów) i diplodoki.
Kladogram opracowany przez Gallinę i współpracowników z 2014 (fragment). Zwraca uwagę odmienne położenie rodzaju Suuwassea.
Jednakże pokrewieństwo w obrębie rodziny dikreozaurów nie jest tak jednoznaczne. W 1999 padła propozycja Salgado, zgodnie z którą jeden z dwóch gatunków dikreozaura, Dicraeosaurus sattleri, jest bliższym krewnym amargazaura niż drugiego gatunku dikreozaura, D. hansemanni. Ten ostatni miałby zgodnie z tym poglądem być najbliżej spokrewniony z rodzajem Brachytrachelopan. Rauhut nie zgadza się z takim postawieniem sprawy.