El orden Primates hace parte del clado Euarchontoglires el cual se ubica dentro de Eutheria en la clase Mammalia.
Estudios genéticos realizados en primates, colugos y tupayas demostraron que las dos especies de colugo están más relacionados con los mamíferos que a los tupayas, a pesar de que en una época los tupayas fueron considerados primates.
Estos tres órdenes integran el clado Euarchonta. Este clado combinado con los glires(integrado por Rodentia y Lagomorpha) forma el clado Euarchontoglires. En ocasiones, tanto Euarchonta como Euarchontoglires son clasificados como superordenes. Algunos consideran a Dermoptera como un suborden de Primates y llaman «primates verdaderos» al suborden Euprimates.
Se cree que el origen de los primates se remonta a por lo menos hace 65 millones de años, a pesar que el primate más antiguo conocido con certeza en el registro fósil es Plesiadapis (55 a 58 millones de años atrás) del Paleoceno Superior. De otro mamífero, Purgatorius, que existió durante el Paleoceno Inferior y posiblemente el Cretácico Inferior, no se sabe con certeza si es un primate o un plesiadapiforme. Otros estudios, que incluyen análisis mediante la técnica de reloj molecular, estiman el origen de los primates en el Cretácico Medio hace aproximadamente 85 millones de años.
En la cladística moderna, el orden Primates es monofilético. Se cree que el suborden Strepsirrhinise separó de la línea primitiva de los primates hace alrededor de 63 millones de años, aunque de acuerdo a los análisis moleculares pudo ocurrir antes. Las siete familias de estreptirrinos están conformadas por las cinco familias de lémures y las otras dos los lorísidos y los galágidos. Las clasificaciones anteriores incluía a Lepilemuridae dentro de Lemuridae y Galagidae dentro de Lorisidae. Durante el Eoceno, la mayor parte del hemisferio norte fue dominad por dos grupos, los adapiformes y los omomiidos. El primero es considerado un miembro de Strepsirrhini, pero no posee un peine dentalcomo los lémures modernos; publicaciones recientes han sugerido que Darwinius masillae se ubica dentro de este grupo. El segundo estaba relacionado estrechamente con los tarseros, monos y hominoideos. No existe claridad como estos dos grupos se relacionan a los primates vivientes. Omomyidae desapareció hace alrededor de 30 millones de años, mientras Adapiformes sobrevivió hasta hace 10 millones de años.
De acuerdo a los estudios genéticos, los lémures de Madagascar se separaron de los lorisiformes hace aproximadamente 75 millones de años. Estos estudios, lo mismo que la evidencia cromosómica y molecular, demuestran que los lémures se encuentran más relacionados entre si, que a los demás primates estrepsirrinos. Debido a que Madagascar se separó de África hace 160 millones de años y de India hace 90 millones de años, se cree que para que los lémures se encuentren más relacionados unos con otros que con los demás estrepsirrinos, una población de sus ancestros tuvo que llegar a Madagascar en un único evento de rafting entre hace 50 y 80 millones de años. Otras opciones se han considerado, como la múltiple colonización desde África e India, pero no están respaldadas por evidencia genética y molecular.
Hasta hace poco el aye-aye fue difícil de clasificar dentro de los estrepsirrinos Se propusieron las teorías que su familia, Daubentoniidae, o hacía parte de los lemuriformes (significando con ello que sus ancestros se separaron de los lémures después de la separación de estos y los loris o se trataba de un grupo hermano de todos los estrepsirrinos. En 2008, se confirmó que la familia Daubentoniidae se encontraba más relacionada con los lémures, evolucionando a partir de la misma población que colonizó la isla de Madagascar.
