Mewa szarogłowa jest gatunkiem siostrzanym wobec mewy przylądkowej (C. hartlaubii). Razem tworzą one grupę siostrzaną wobec mew śmieszek (C. ridibundus) i tybetańskich (C. brunnicephalus), również gatunków siostrzanych. Inne badania nieuwzględniające mew tybetańskich wykazały podobne pokrewieństwo. W Południowej Afryce obserwowano krzyżowanie się mew szarogłowych podgatunku C. c. poiocephalus i mew przylądkowych (C. hartlaubii). Potwierdziły je późniejsze badania oparte na sekwencjonowaniu DNA – przedstawiciele tych dwóch gatunków dzielą liczne haplotypy. Badania genetyczne wykazały, że mewy przylądkowe oddzieliły się od mew szarogłowych C. c. poiocephalus około 70 tys. lat temu, a przedstawiciele C. c. poiocephalus od podgatunku nominatywnego – około 160 tys. lat temu. Prawdopodobnie kolonizacja Afryki przez południowoamerykańską populację nastąpiła dwukrotnie. Po pierwszej wyodrębniły się mewy przylądkowe, po kolejnej – obecna populacja C. c. poiocephalus. Współczesne podobieństwo genetyczne C. c. poiocephalus i mewy przylądkowej może wynikać z hybrydyzacji przedstawicieli tych dwóch taksonów.