姿形が似ているため混同されがちな両者だが、分類階級においては綱（こう）のレベルから大きく隔たっている。日本の人家周辺でよく見かける「ニホンヤモリ」は、トカゲやヘビと同じ爬虫類の有鱗目に属する。一方、田んぼや小川に棲息する「アカハライモリ」は、カエルやサンショウウオと同じ両生類の有尾目に分類される。陸上生活に完全適応した者と、水と陸の双方に依存する者という根本的な生態差がここにある。
皮膚の質感がその最たる証拠だ。ヤモリの体表は乾燥に強い微細な鱗（うろこ）で覆われており、水分を体内に閉じ込める構造を持つ。対照的に、イモリの皮膚は湿って柔らかく、肺呼吸だけでなく皮膚呼吸に大きく依存しているため、乾燥した環境では長時間の生存が叶わない。産卵場所も決定的に異なる。ヤモリは陸上の岩陰や隙間に硬い殻に守られた卵を産むが、イモリは水中植物の葉にゼリー状の卵をひとつずつ産み付けるのだ。
