El APG II, de 2003,[4]​ reconoce esta familia y la asigna a las monocotiledóneas, sin lugar como orden.

Las dos son hierbas (Petrosavia es sin clorofila, micoheterotrófica, sin vasos), rizomatosas con hojas dispuestas en espiral (escamosas en el rizoma).

Las flores son pediceladas, seis tépalos persistentes con sus dos verticilos ligeramente diferenciados (el externo es un poco más pequeño), cada miembro con una única traza, formando un tubo corto, el androceo inserto en la base de los tépalos o libre, microsporogénesis simultánea, polen monosulcado, de 3 células (y en Japonolirion con la superficie gemada, "gemmate"), tres carpelos diferenciados, ovario súpero o semi-ínfero, parcialmente conado, plicado, siendo la fusión congenital y postgenital, 4-muchos óvulos ana-campilótropos por carpelo, presencia de obturador integumentario, estilos separados, estigma subcapitado o decurrente.

Las relaciones filogenéticas de Petrosaviaceae (Petrosavia y Japonolirion, 4 especies) fueron inciertas hasta recientemente (Chase et al.

Hasta que el ADN ubicó a los dos géneros juntos (Chase et al.

2000[7]​), Petrosavia y Japonolirion no habían sido consideradas como cercanamente emparentadas.