קבוצת התולעים הנימיות הוגדרה לראשונה על ידי חוקר הטבע השוודי קרל רודולפי ב-1808, אשר קרא לה Nematoidea, שם שמקורו מ
יוונית עתיקה שבה νῆμα (נמה, "פתיל") ו-eiδἠς ("דמוי"). ב-1837 סווגה הקבוצה מחדש כמשפחה 'Nematodes על ידי בורמיסטר ב-1837, וכסדרה Nematoda ב-1861 על ידי דיסינג. במקור כללה "Nematoidea" גם תולעי שיער-סוס, אשר כיום מסווגות תחת מערכה נפרדת, Nematomorpha. ב-1859 הן סווגו מחדש על ידי גגנבאור במערכת Nemathelminthes. ב-1877 העלה ריי לנקסטר את המעמד של Nematoidea למערכה, שכללה את משפחת תולעי שיער הסוס, Gordiidae. ב-1919 הציע נתן קוב מיון חדש, כך שהתולעים הנימיות תהיינה מוגדרות כמערכה בפני עצמה. בשנת 2015 זכו החוקרים סטושי אומורה וויליאם קמפבל בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה על מציאת תרופות נגד זיהומים הנגרמים מבעל חיים זה.