Actualmente se conocen a partir del periodo Pensilvánico, e incluye dos familias superficialmente diferentes, los pequeños insectívoros o carnívoros Eothyrididae, y los grandes herbívoros Caseidae.

Los Caseasauridos eran abundantes y tuvieron éxito a finales del Pérmico Inferior.

Pero en el Pérmico Medio, eran menos abundantes debido a la evolución de terápsidos con más éxito y en el Pérmico Superior se extinguen.

A continuación, se muestra las relaciones filogéneticas del grupo:[1]​ Tseajaia campi Limnoscelis paludis Captorhinus spp.

Protorothyris archeri Ophiacodontidae Varanopidae Ianthodon schultzei Edaphosauridae Haptodus garnettensis Pantelosaurus saxonicus Therapsida Sphenacodontidae Eothyris parkeyi Oedaleops campi Oromycter dolesorum Casea broilii Trichasaurus texensis Euromycter rutenus (="Casea" rutena) Ennatosaurus tecton Angelosaurus romeri Cotylorhynchus romeri Cotylorhynchus bransoni Cotylorhynchus hancocki