חתול בכל שם אחר עדיין יהיה חתולי, אך הטקסונומים - מדענים המסווגים יצורים חיים - לא היו מסוגלים להעביר מידע כמעט ככל שיוכלו באמצעות השם המדעי פליס קטוס. שבע רמות הסיווג של חתול בית לא עושות רק סיווג; הם גם מספקים למדענים הסבר מפורט על איך חתול הוא. מדען שמעולם לא ראה חתול יכול היה לספר עליו הרבה על ידי בחינת רמות הסיווג שלו. כמו כן, אנשים שמכירים את חיות המחמד שלהם עשויים ללמוד דברים שמעולם לא ידעו על ידי בחינת הקטגוריות אליהן היא שייכת.
בעלי חיים
חתול הבית שייך לממלכה Animalia, הכוללת את כל בעלי החיים. בעלי חיים מורכבים מתאים רבים, שלכולם חסרים דפנות התא המאפיינות צמחים ופטריות. תאים אלה מאורגנים ביחידות גדולות יותר הנקראות רקמות בכל בעלי החיים למעט ספוגים, ולעתים קרובות יוצרות קבוצות מורכבות של רקמות הנקראות איברים. בעלי חיים אינם יכולים להכין מזון שלהם בעצמם כמו צמחים, אלא עליהם להסתמך על תפיסה ובליעה של אורגניזמים אחרים. לשם כך, לרוב בעלי החיים יש את היכולת לנוע בדרכים מורכבות יותר מאשר האורגניזמים של כל ממלכה אחרת.
Chordata
לחתולים יש עמוד שדרה, שמציב אותם בפילד Chordata וב- Subphylum Vertebrata. בניגוד לבני פילה אחרים, כגון תולעים מפולחות (פילם אנלידה) וחרקים (פילום ארתרופודה), לאקורדות ישנוטקורד שנוצר בשלב כלשהו של התפתחותם המוקדמת כדי לתמוך ב גוּף. אצל חוליות, מוט פרימיטיבי זה מתפתח לחלק מעמוד השדרה. יש להם גם חוט עצב שמעביר אותות לשאר הגוף. לחולייתנים, כמו חתולים, יש שלד ועמוד שדרה מעוצבים לחלוטין, המפולחים לעצמות נפרדות כדי לאפשר תנועה.
ממליה
מכיוון שלחתולים יש שיער, שלוש עצמות האוזן התיכונה ובלוטות החלב, המייצרות חלב לצעירים שלהם, הם שייכים למעמד הממליה, הכולל את כל היונקים. באופן ספציפי יותר, חתולים הם יונקים שליה, או מתת-ים, שמזינים בעיקר את צעירי העובר שלהם דרך שליה בתוך הרחם. חתולים חולקים את המעמד הזה עם מגוון רחב של בעלי חיים, החל מעכברים וכלה בלווייתנים כחולים.
קרניבורה
חתולים הם אוכלי בשר בסדר קרניבורה. כמו כל חברי הקבוצה הזו, יש להם שיניים כלביות גדולות, שלושה זוגות חותכות ושיניים קרנדיאליות חדות במקום שהפרה-מולרים של יונקים אחרים יהיו. זה מאפשר להם לפרוס ביעילות את בשרם של בעלי חיים אחרים. הם נבדלים גם על ידי לסת קבועה, שיכולה לנוע רק למעלה ולמטה ולא מצד לצד כפי שיכולות לסתות של יונקים רבים אחרים. חתולים הם מהטורפים שבקרניבורים, והם ניזונים כמעט אך ורק מבשר.
פלידה
חתולי הבית והפרא מהווים את המשפחה פלידה. משפחה זו מאופיינת בפיות קצרות ובממברנה מחזירה על עיניהם, מה שמעניק לה ראייה מצוינת. הם גם זריזים, בעלי איזון מצוין ובעלי טפרים נשלפים חלקית או לחלוטין - כל המאפיינים ההופכים אותם לציידים מצוינים.
פליס
מכיוון שחתולי בית הם חתולים קטנים, הם ממוקמים בסוג פליס. למרות שהחתולים בסוג זה קטנים יותר מכמה מהחתולים "הגדולים", כמו אריות ונמרים, עדיין יש מגוון משמעותי של גדלים. לדוגמא, חתול הבית ואריה ההרים מסווגים שניהם כחתולים "קטנים" או "פחותים", למרות שאריה ההרים גדול יותר מהנמר, שהוא חתול "גדול". המאפיין הבולט ביותר בסוג זה הוא שאף אחד מחבריו אינו יכול לשאוג, כפי שחתולים גדולים יכולים. יש מערכות סיווג שמציבות רק את החתולים הקטנים מאוד בסוג פליס, כמו חתול הבר וחתול הג'ונגל.
קאטוס
אף על פי שמדענים רבים מאמינים כי המין catus מקורו בחתול הבר האירופי, שמונע מהאדם, חתולי הבית גדלים בעיקר כחיות מחמד. פ. catus כולל בין 40 ל 55 גזעים טהורים (אסוציאציות שונות מזהות אילן יוחסין שונה) והוא משתנה כל הזמן עם התפתחות גזעים חדשים. אחד הגזעים החדשים ביותר, בורמילה, הוכר על ידי התאחדות פנסיונרים לחתולים בע"מ. בפברואר 2011.