O gênero Octobranchus contém atualmente nove espécies válidas: Octobranchus pacificus (Berkeley & Berkeley, 1954), O. antarcticus Monro, 1936, O. floriceps Kingston & Mackie, 1980, O. japonicus Hessle, 1917, O. lingulatus (Grube, 1863), O. longipes Blankensteyn & Lana, 1987, O. myunus Hutchings & Peart, 2000, O. phyllocomus Hartman, 1952 e O. sexlobatus Hartmann- Schröder & Rosenfeldt, 1989 com ampla distribuição mundial (Mar do Norte, Mar do Japão, Australia, Brasil, Mediterrâneo e Antartica). O monofiletismo de Octobranchus é sustentado pela presença de quatro pares de brânquias, presentes do segundo ao quinto segmento, e pela presença de 16 setígeros torácicos. Com base nesse presumido monofiletismo, foi realizada uma análise cladística para tentar determinar as relações filogenéticas entre as espécies conhecidas. A análise dos dados gerou 14 arvores mais parcimoniosas, cujo consenso permitiu o reconhecimento da seguinte relação filogenética (O. sexlobatus (O. floriceps (O. antarcticus (O. pacificus (O. phyllocomus ((O. japonicus, O. lingulatus) (O. longipes, O. myunus))))))).