三尖杉科建立以后，施尼1920年曾将它并入红豆杉科(Taxaceae)，但多数学者认为三尖杉科与红豆杉科有明显的区别，只应包含三尖杉属，应隶属于松杉纲(Coni-feropsida)或松杉目(Coniferales)，其亲缘关系与红豆杉科和罗汉松科 (Podocarpaceae)较近，与南洋杉科(Araucariaceae)、松科(Pinaceae)、杉科(Taxodiaceae)和柏科(Cupressaceae)较远。
根据化石，三尖杉属植物在第三纪已经分布于欧洲西部和北美洲东部。与三尖杉属相似的化石属拟粗榧属(Cephalotaxopsis)和似粗榧属(Cephalotaxites)的地质年代为白垩纪早期，前者发现于北美和东亚，后者见于格陵兰及捷克斯洛伐克。
红豆杉科及三尖杉科的分子系统发育--兼论竹柏属的系统位置
测定了红豆杉科、三尖杉科、罗汉松科及松科共9属13种植物的matK基因序列，发现3′端的单碱基插入造成matK基因在这些类群间有较大的长度变异(1488~1548bp)，其它插入或缺失的长度为3、6或9bp(白豆杉中有一个长为27bp的缺失)，且绝大多数插入或缺失事件具有系统发育信息。matK基因中，密码子第1、2及3位的变异率较为相近，平均同义替代率约为平均非同义替代率的2倍。以松科2属3种植物为外类群，运用PAUP软件进行的系统发育分析仅得到一棵最简约树(步长为895，CI=0.850,RI=0.876)，该简约树的各分支均得到bootstrap分析的极强支持。
结果表明:红豆杉科与三尖杉科均为单系群，二者互为姐妹群;白豆杉属与穗花杉属为红豆杉科中两个很自然的属，白豆杉属为红豆杉属的姐妹群，穗花杉属为榧树属的姐妹群。竹柏属与罗汉松属聚为一支，二者间的亲缘关系得到bootstrap分析的100%支持，从分支分类学及遗传距离角度，作者不赞同将竹柏属提升为科。
