Filogenetyka i ewolucja thumb|left W pracy dotyczącej badań filogenetycznych żarłaczowatych na podstawie cech morfologicznych, opublikowanej w 1982 roku, Jack Garrick uznał na podstawie kształtu zębów, stosunków wielkości oraz rozmieszczenia płetw, że żarłacz czarnopłetwy tworzy klad z Carcharhinus brevipinna i C. amblyrhynchoides. W 1988 roku Leonard Compagno, opierając się na fenetycznych badaniach, potwierdził to założenie, dołączając do tego kladu również C. leiodon i C. isodon. Analiza filogenetyczna na podstawie danych allozymowych, opublikowanych przez Gavina Naylora w 1992 roku, wskazuje, że gatunek ten jest taksonem siostrzanym do kladu, który tworzą C. porosus i C. sealei. Mine Dosay-Abkulut's w 2008 roku dzięki analizie rybosomalnego DNA wskazał, że C. limbatus jest najbliżej spokrewniony z C. acronotus. Założenie to uznał jednak za niepewne i wymagające dalszych badań. Z badań molekularnych czterech loci mitochondrialnych (COI, NADH-2, CytB, 16S RNA) oraz jednego locus jądrowego (Rag-1) wynika, że C. limbatus tworzy klad z C. amblyrhynchoides, siostrzany dla C. tilstoni i C.