Większość analiz potwierdza bliskie pokrewieństwo Chimaerasuchus i Sphagesaurus, jednak niektóre sugerują, że Chimaerasuchus może być bardziej bazalnym przedstawicielem Notosuchia, a Marinho i Carvalho (2009) stwierdzili, że uzębienie i budowa żuchwy dowodzi, że rodzaj ten w ogóle nie należy do Notosuchia. Według analizy przeprowadzonej przez Turnera i Serticha (2010) Sphagesauridae stanowiły grupę parafiletyczną, a taksony zaliczane przeważnie do tworzyły dwa klady (Sphagesaurus + Chimaerasuchus i Adamantinasuchus + Armadillosuchus + Yacarerani), pomiędzy którymi na kladogramie znajdowali się przedstawiciele Sebecosuchia (Baurusuchus, Bretesuchus i Iberosuchus) oraz Comahuesuchus. Z kolei z analizy kladystycznej przeprowadzonej przez Ioriego i Carvalho (2011) (w oparciu o zmodyfikowaną macierz danych z analizy Novasa i współpracowników z 2009 r.) wynika, że do Sphagesauridae sensu Sereno, 2005 należałyby rodzaje Sphagesaurus, Caipirasuchus, Armadillosuchus i Chimaerasuchus;