Nietoperze i ptaki nie są blisko spokrewnione. Obie grupy to kręgowce i amnioty, ale poza tym są dość odrębne.
Ptaki należą do klasy Aves, charakteryzują się piórami, dziobami i skrzydłami. Nietoperze należą do rzędu Chiroptera w klasie Mammalia i są jednymi ssakami zdolnymi do aktywnego lotu.
Nietoperze i ptaki dzielą odległego wspólnego przodka zwanego Synapsida, który istniał ok. 300 mln lat temu. Od tego przodka odgałęziły się dwie linie: synapsydy (ewoluujące w ssaki) i sauropsydy (dające początek gadom i ptakom).
Przez miliony lat nietoperze i ptaki ewoluowały w kierunku znacznych różnic w anatomii, fizjologii i zachowaniu.