根据形态特征、地理起源和细胞遗传学等方面的研究，区分棉属中的各个种，从而探索种间亲缘关系，阐明棉属的进化系统。

早期的棉属分类是以棉株的外部形态，如株型、叶型、花器结构、种子光滑与否或有无短绒等为主要依据。随着细胞遗传学等学科的发展，使棉属分类进入按照染色体数目划分的阶段。以后又以染色体组作为分类的依据，将棉属分类和地理起源及种间亲缘关系相联系。由于生物化学和分子遗传学等学科的发展，通过染色体组型分析、同功酶带型分析和染色体DNA含量测定等方法所获得的资料，更为棉属中各棉种间亲缘关系的研究提供了许多参考依据，使分类工作有所发展。

1753年瑞典C.V.林奈（Linne）最早确定棉属（Gossypium），分成3个种：草棉、亚洲棉和海岛棉。后来又增加2个种：陆地棉、宗教棉G.relegiosum L.。1877～1878年意大利A.托达罗（Todaro）从世界各地搜集大量棉属材料，进行活体研究，分成54个种。1907年英国G.瓦特（Watt）在他发表有关世界野生棉种和栽培棉种的著作中，将棉属归纳为5类，29个种，13个亚种。第1、5类为野生种：栽培种均列在第2、3、4类。

1924年英国H.J.德纳姆（Denham）和苏联A.Φ.尼古拉耶娃（Николае-ва）首次分别报道旧大陆栽培棉的染色体数目（n＝13）和新大陆栽培棉的染色体数（n＝26）。1927年苏联Г.C.扎伊采夫（Зайцев）以种子有纤维的棉种为研究材料，提出按染色体数目进行分类：一类包括所有旧大陆的棉种2n＝26；另一类包括所有新大陆的棉种2n＝52。并指出这两类之间的杂交种是完全不育的。他又将每一类分成2个组，旧大陆棉分成非洲组和亚洲组；新大陆棉分成中美洲组和南美洲组，共4个组。

1940年美国J.O.比斯利（Beasley）进一步将2n＝26和2n＝52中的各个不同种，参照不同地理分布和各种间杂交能否产生杂种，以及杂种F₁减数分裂时染色体的行为，分成A、B、C、D、E和（AD）6个染色体组。A代表亚洲类型的棉种，B代表非洲类型的棉种，C代表大洋洲类型的棉种，D代表美洲野生二倍体棉种，E代表阿拉伯—印度类型的棉种，（AD）代表美洲四倍体棉种。奠定了棉属现代分类的基础。1947年英国J.B.哈钦森（Hutchinson）、1954年苏联Φ.M.马乌尔（Mayep）等人又分别把棉属分类作了一些修正，分别将棉种归纳分成一些组或亚组。

1966年美国L.E.菲利普斯（Phillips）和M.A.斯特里克兰德（Strickland）对原产于非洲东部的野生二倍体长萼棉的细胞学研究，认为长萼棉是一个新的细胞型，把长萼棉单独列为一个新的F染色体组。1979年美国G.A.爱德华兹（Edwards）和巴基斯坦M.A.米尔扎（Mirza）根据染色体组型分析，认为大洋洲的野生二倍体比克氏棉与大洋洲其他野生二倍体棉种的C染色体组显然有所不同，且与C染色体组的标准种斯托提棉截然不同。遂将比克氏棉另列为新的G染色体组，1978年美国P. A.费里克赛尔（Fry-xell）总结前人的分类研究，根据棉种的地理分布及染色体组，将棉属分为39个种（见表、图），使棉属分类更趋完善，为当代分类学家所公认。菲列普斯命名的野生二倍体长须棉（G.barbosanum）原来归入染色体组B₃。1978年费里克赛尔认为这个种与绿顶棉属于同一类型，这一论点尚有争论，故未列入表内。在表中所列的39个种中，有6个为异源四倍体种，33个二倍体种。其中4个为栽培种，35个野生种。栽培种的陆地棉、海岛棉、亚洲棉和草棉还各有若干半野生的种系。表中有8个棉种的染色体组尚未确定，4个种还不能利用人工栽培成活。

棉属的种及其地理分布

棉属中不同染色体组棉种的地理分布

费里克赛尔在上述的分类表中将棉属分为39个种，将茅叶棉和达尔文氏棉作为独立的种。但是有的分类学家认为茅叶棉与陆地棉杂交，不存在不可交配性和F₁的不实性，是否是一个独立的种尚待证实。达尔文氏棉在形态上与海岛棉无多大差异，似应为海岛棉的变种。1985年美国J.E.安德里塞（Endrizzi）等人编写的棉属分类表，共列出41个种，其中除费里克赛尔于1978年列举的39个种以外，另增列了原产于非洲的A染色体组的非洲棉变种G.herbaceum var.af-ricanum（Watt）Mauer和染色体组未定的野生二倍体爱伦拜克氏棉G.ellenbeckii（Gürke）Mauer。但据最近研究证实爱伦拜克氏棉实际上并不存在。