A família Tetraodontidae é composta por 27 espécies, difundidas em águas marinhas, salobras e doces, com ampla distribuição geográfica. Suas relações filogenéticas não estão totalmente resolvidas. O mesmo se aplica ao gênero Sphoeroides, para o qual não há estudo filogenético específico, embora seus representantes sejam inseridos em estudos para a família. Avaliou-se portanto peixes da família Tetraodontidae sob três enfoques usando abordagens moleculares. inicialmente, realizou-se uma filogenia de Sphoeroides, o terceiro gênero mais especioso da família com cerca de 20 espécies distribuídas nos oceanos Atlântico e Pacífico. Para esta abordagem foram utilizados os marcadores mitocondriais 16S e citocromo oxidase I (COI) bem como os exons dos genes nucleares proteína do córtex do ectoderma-neural (ENC1) e zinc finger of the cerebellum (zic1) para 12 espécies do gênero. No geral evidenciou-se uma proximidade filogenética entre Sphoeroides testudineus (linnaeus, 1758) e Sphoeroides annulatus (Jenyns, 1842), mas pouca resolução para as demais espécies analisadas. Outra abordagem envolveu S. testudineus, um dos baiacus mais frequentes na costa do Atlântico Ocidental, com distribuição desde os EUA (Nova Jersey) até o sul do Brasil (Santa Catarina). Análises populacionais e filogeográficas foram conduzidas utilizando-se os marcadores mitocondriais ATPase, citocromo oxidase I (COI) e região controle (RC). Tais análises demonstraram estruturação de S. testudineus, observando-se doishaplogrupos geneticamente distintos, correspondentes à distribuição norte-sul da espécie. Demonstrou-se ainda um possível processo de recente expansão demográfica, provavelmente relacionada a eventos paleogeográficos do Pleistoceno/Holoceno, que modificaram o cenário ocupado por essa espécie. Finalmente, visando contribuir para uma melhor discriminação de espécies da ordem Tetraodontiformes, cerca de 400 espécimes foram avaliados por meio de sequências da citocromo oxidase I, comumente utilizada para identificação de espécies pela abordagem de “DNA barcoding”. Os resultados da análise molecular foram concordantes com a identificação morfológica para todos os táxons avaliados. Nas árvores filogenéticas geradas foram encontradas evidências de complexos de espécies em Lagocephalus laevigatus (Linnaeus, 1766), Sphoeroides spengleri (Bloch, 1785), Sphoeroides testudineus, Sphoeroides annulatus e Sphoeroides pachygaster (Muller & Troschel, 1848). Verificou-se portanto, que além de responder com eficiência à proposta inicial – identificar espécimes – o DNA barcoding pode ser ferramenta útil na indicação de estruturação de populações.