Белемніти, як і більшість сучасних головоногих, таких як кальмари, восьминоги, каракатиці відносяться до підкласу колеоїдів (Coleoidea). Белемніти як такі з'явилися, швидше за все, у мезозої, у ранній юре, хоча їхні предки відомі і з палеозойських відкладень – з кам'яновугільного періоду.
Белемніти – це клас повністю вимерлих головоногих молюсків, що жили 230 – 66 млн років тому.
Остаточно белемніти вимерли в ході крейдяного палеогенового вимирання, що трапився на межі маастрихтського ярусу крейдяного періоду та датського ярусу палеогенового періоду. Вважається, що протоконхи зародків белемнітів (як і амонітів) не могли вижити через кислотність води, що підвищувалася.
Це белемніти "прото-кальмари", мезозойської ери (віком 251-66 мільйонів) років). Через свою поширеність ці скам'янілості зустрічалися людям задовго до появи науки палеонтологія.