Tiada hubungan genealogi antara bahasa Ainu dengan mana-mana keluarga bahasa lain telah disahkan, walaupun terdapat banyak percubaan. Oleh itu, ia merupakan bahasa pencilan. Bahasa-bahasa Ainu kadangkala dikelompokkan dengan bahasa-bahasa Paleosiberia, tetapi ini hanyalah istilah payung geografi untuk beberapa keluarga bahasa nirkaitan yang terdapat di Siberia sebelum kemajuan bahasa Turki dan Tungus di sana.

Kajian oleh Lee dan Hasegawa (2013) dari Universiti Waseda telah menemui bukti bahawa bahasa Ainu dan penutur Ainu awal berasal dari penduduk Asia Timur Laut/Okhotsk, yang bertapak di utara Hokkaido dan berkembang ke bahagian besar Honshu dan Kuril.[12]

Bahasa-bahasa Ainu berkongsi jumlah perbendaharaan kata yang menarik (terutamanya nama ikan) dengan beberapa bahasa Asia Timur Laut, termasuk bahasa-bahasa Nivkh, Tungus, Mongol, dan Cukotko-Kamcatka. Walaupun bukti linguistik menunjukkan asal-usul kekata ini muncul dalam kalangan bahasa-bahasa Ainu, penyebarannya dan cara perkataan ini tiba ke dalam bahasa lain mungkin akan kekal sebagai misteri.[13]

Usulan yang paling kerap dikaitkan sebagai saudara-mara bahasa-bahasa Ainu diberikan di bawah:

Altai

Street (1962) telah berusul untuk menggabungkan bahasa-bahasa Ainu, Korea dan Jepun dalam satu keluarga dan bahasa-bahasa Turki, Mongol, dan Tungus dalam keluarga lain, di mana dua keluarga tersebut digabungkan dalam keluarga lazim "Asia Utara".[14] Pengelompokan Street adalah lanjutan daripada hipotesis keluarga Altai, yang pada masa itu mengaitkan bahasa-bahasa Turki, Mongol, dan Tungus, kadangkala juga bahasa Korea; kini keluarga Altai kadangkala termasuk bahasa-bahasa Korea dan jarangnya Jepun tetapi bukan bahasa Ainu.[15]

Daripada perspektif yang lebih tertumpu pada bahasa Ainu, Patrie (1982) menggunakan kumpulan yang sama, iaitu Ainu-Korea-Jepun dan Turki-Mongol-Tungus, dengan kedua-dua keluarga ini dikaitkan dalam keluarga lazim, seperti dalam "Asia Utara" usulan Street.[16]

Greenberg (2000-2002) juga mengklasifikasikan bahasa Ainu bersama bahasa Korea dan bahasa Jepun. Beliau menganggap "bahasa Korea-Jepun-Ainu" sebagai membentuk satu cabang daripada keluarga bahasa Eurasia cadangannya.[17] Greenberg tidak menganggap bahasa Korea-Jepun-Ainu mempunyai hubungan yang sangat rapat dengan Turki-Mongol-Tungus dalam keluarga ini.

Hipotesis Altai kini ditolak oleh arus perdana ilmiah.[18][19][20][21]

Austroasia/Austra

Shafer (1965) mengemukakan bukti yang mencadangkan hubungan yang jauh dengan bahasa-bahasa Austroasia, yang merangkumi banyak bahasa asli Asia Tenggara.[22] Vovin (1992) membentangkan pembinaan semula bahasa Ainu Proto dengan bukti, dalam bentuk cadangan perubahan bunyi dan serumpun, tentang hubungan dengan keluarga bahasa Austroasia.[23] Dalam Vovin (1993), beliau masih menganggap hipotesis ini sebagai permulaan.[6] Bengtson (2006) pula mengusulkan pemasukan bahasa-bahasa Ainu dan Nihali dalam keluarga Austra Raya (Greater Austric), yang juga mengandungi keluarga Austroasia dan Austronesia.[24] Beliau menyimpulkan bahawa keluarga ini makin meyakinkan setelah membandingkan kosa kata Ainu dengan Nihali serta Austroasia dan Austronesia.

Pertembungan bahasa dengan orang Nivkh

Kaum Ainu tampaknya telah mengalami hubungan rapat dengan kaum Nivkh sepanjang sejarah mereka. Tidak diketahui sejauh mana hal ini telah mempengaruhi bahasa Ainu. Bahasawan percaya perbendaharaan kata yang dikongsi antara bahasa Ainu dan bahasa Nivkh (sejarahnya dituturkan di bahagian utara Sakhalin dan di tanah besar Asia yang berhadapan dengannya) adalah disebabkan oleh peminjaman.[25]

Pertembungan bahasa dengan orang Jepun

Orang Ainu mempunyai hubungan yang meluas dengan orang Jepun pada abad ke-14. Pembinaan tatabahasa cerakinan yang diperoleh atau diubah dalam bahasa Ainu mungkin disebabkan oleh hubungan dengan bahasa Jepun. Sebilangan besar kata pinjaman bahasa Jepun telah dipinjam ke dalam bahasa Ainu dan juga sebaliknya, namun pada tahap yang lebih kecil, terutamanya nama haiwan seperti 'rakko' ("memerang laut"; bahasa Ainu 'rakko'), 'tonakai' ("rusa kutub"; bahasa Ainu 'tunakkay'), dan 'shishamo' (sejenis ikan, Spirinchus lanceolatus; bahasa Ainu 'susam' ).[26] Disebabkan status rendah bahasa Ainu di Jepun, banyak kata pinjaman kuno mungkin diabaikan atau tidak dapat dikesan, tetapi terdapat bukti substrat yang lebih lama, di mana perkataan lama Jepun yang tidak mempunyai etimologi jelas berkelihatan mempunyai kaitan dengan perkataan Ainu seumpamanya. Contohnya ialah 'shake' (ikan salmon) dalam bahasa Jepun moden, mungkin daripada 'sak ipe' atau 'shak embe' (ikan salmon) dalam bahasa Ainu, harfiahnya "makanan musim panas".

Menurut Elmer (2019), bahasa-bahasa Ainu ialah bahasa pertembungan, iaitu mempunyai pengaruh kuat daripada pelbagai loghat/bahasa Jepun pada peringkat yang berbeza, mencadangkan pertembungan awal dan intensif antara mereka di suatu tempat di wilayah Tohoku, dengan bahasa-bahasa Ainu meminjam sejumlah besar perbendaharaan kata dan ciri tipologi daripada bahasa-bahasa Jepun awal.[27]

Usulan lain

Sebilangan kecil bahasawan mencadangkan hubungan antara bahasa-bahasa Ainu dan bahasa-bahasa Indo-Eropah, berdasarkan teori kauman mengenai asal-usul orang Ainu. Teori hubungan Indo-Eropah-Ainu terkenal sehingga tahun 1960, kemudian bahasawan menolaknya dan tidak mengikuti teori itu lagi dan menumpukan lebih banyak pada keluarga bahasa tempatan.[28][29]

Tambotsev (2008) mengusulkan bahawa bahasa Ainu tipologinya paling mirip dengan bahasa-bahasa Pribumi Amerika dan mencadangkan bahawa kajian lanjut diperlukan untuk mewujudkan hubungan genetik antara bahasa-bahasa ini.[30]