กล้วยไม้มีวิวัฒนาการที่หลากหลาย ทำให้มีความหลากหลายในวงศ์สูงจำนวน เลยได้มีการจัดจำแนกในหลายระบบ
จำแนกตามลักษณะที่ขึ้นอยู่ในสภาพธรรมชาติ
- กล้วยไม้อิงอาศัย (epiphytic orchid) มีประมาณ 65% ของกล้วยไม้ทั้งหมด กล้วยไม้ประเภทนี้ใช้รากเกาะเปลือกไม้โดยที่ไม่แย้งอาหารจากต้นไม้ หลายชนิดเจริญเติบโตบนโขดหินหรือหน้าผา อาจเรียกกล้วยไม้พวกนี้ว่า กล้วยไม้อิงอาศัยบนหิน (lithophytic orchid)
- กล้วยไม้ดิน (terrestrial orchid) ขึ้นตามพื้นดินหรือซอกหินที่มีซากพืชที่สลายตัว ส่วนใหญ่ กล้วยไม้ดินมักมีการเจริญเติบโตเป็นฤดูการ มีช่วงของการมีใบ ดอก และฝักเฉพาะฤดูกาลเท่านั้น นอกจากนี้ กล้วยไม้ที่พบตามพื้นดินยังมีอีกกลุ่มหนึ่งซึ่งเป็นพวกที่ไม่มีการสร้างใบหรือลำต้นที่มีสีเขียว มันจึงไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ แต่มันจะได้อาหารจากการย่อยสลายของซากพืช เรียกว่า กล้วยไม้กินซาก (saprohytic orchid)
จำแนกตามลักษณะการเจริญเติบโต
- เจริญทางยอด (monopodial orchid) ซึ่งจะมีการเจริญเติบโต ผลใบ ให้ดอกหลายครั้งบนลำต้นเดิม และสามารถสร้างกิ่งใหม่ได้จากยอดเดิม แต่อาจใช้เวลานาน
- เจริญทางด้านข้าง (sympodial orchid) ซึ่ง่มันจะสร้างต้นหรือหน่อใหม่จากส่วนฐานของต้นหรือหัวเดิม เช่น กล้วยไม้สกุลสิงโต (Bulbophyllum)
จำแนกตามหลักอนุกรมวิธาน
เป็นการจำแนกที่อาศัยลักษณะทางพฤษศาสตร์เป็นสำคัญ จำแนกโดยการนำลักษณะที่คล้านกันรวมเข้าด้วยกัน จากคล้ายกันน้อยไปจนถึงคล้ายกันมาก เป็นระดับต่างๆ ตั้งแต่ วงศ์ย่อย เผ่า เผ่าย่อย สกุล กลุ่ม และชนิด
