Dal punto di vista filogenetico, i sirenidi sono universalmente riconosciuti come appartenenti ad un clade dei Paenungulata che comprende gli elefanti (Ordine Proboscidea) e gli iracoidei (Ordine Hyracoidea) di probabile origine africana (qui l'albero filogenetico dei mammiferi). I fossili più antichi (circa 48-50 milioni di anni fa) e quelli con caratteristiche più primitive di sirenidi, invece, appartengono alla famiglia Prorastomidae (generi Prorastomus e Pezosiren) e provengono dalla regione delle isole caraibiche. Questa incongruenza tra studi filogenetici e resti fossili ha da sempre limitato molto le speculazioni sull'evoluzione e la diversificazione di questo gruppo di mammiferi

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