Obecnie (2022) Międzynarodowy Komitet Ornitologiczny umieszcza petrelka modrego w monotypowym rodzaju Halobaena i nie wyróżnia podgatunków, podobnie jak inne autorytety. Nazwę rodzajową Halobaena można przetłumaczyć jako „krocząca przez morze”; pochodzi od greckich słów ἅλς hals – „morze” oraz βάσκω baino – „iść”, „kroczyć”.
W literaturze polskojęzycznej gatunek występuje pod nazwą: petrelek modry.
Filogeneza W 2004 ukazały się wyniki badania nad pokrewieństwem w obrębie rodziny burzykowatych (Procellariidae), podczas których wykorzystano sekwencje genu cytochromu b. Według nich petrelek modry stanowi grupę siostrzaną wobec rodzaju Pachyptila. Na drzewie filogenetycznym utworzonym przy użyciu metody największej oszczędności (ang. maximum parsimony) obydwa te taksony miały być blisko spokrewnione z Procellaria. Na innym, wykorzystującym metodę największej wiarygodności (ang. maximum likelihood), okazały się być incertae sedis. Nie udało się wówczas ustalić dobrze pokrewieństwa i kilku innych taksonów. W 2021 opublikowano wyniki badań z użyciem sekwencji wielu genów. Inaczej niż w tych opartych jedynie na genie cytochromu b, wykazały one bliskie pokrewieństwo kladu Halobaena+Pachyptila z Pelecanoides.