化石证据表明，火烈鸟的祖先早在3000万年以前的中新世就开始分化出来了，远早于大多数别的鸟类。1976年发现的化石暗示其祖先是类似乎鹬鸻那样的滨岸鸟类。在安第斯山脉曾发现大约700万年前的火烈鸟脚印化石。火烈鸟的分类问题是鸟类学的一个著名难题。困惑了几代鸟类学家。简单来说，在分类学家眼中，火烈鸟似乎是一个由一部分鹳的结构和一部分鸭子的结构拼接而成，所以主张把火烈鸟划为鹳形目的分类学家和划为雁形目的分类学家都能找到自己的依据。 比如说：火烈鸟的骨盆结构和肋骨构造和鹳类类似；火烈鸟的卵白蛋白质跟鹭类接近；火烈鸟，尤其是幼雏的行为跟雁形目非常像。火烈鸟成鸟长蹼，而且羽毛防水，这都与雁形目相同。此外，连叫声两者都像。作为折中的分类方案，把火烈鸟提升到目的层次，单立火烈鸟目。而分子生物学家通过DNA杂交实验研究发现，跟火烈鸟的DNA最接近的鸟类却是一类小型鸟类：鸻形目。最终，火烈鸟被划分为一个独立的“红鹳目”。
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