Taxonomia e taxinomia estão ambas corretas: vêm em todos os dicionários, e nenhum levanta objeções a qualquer uma das variantes. O Houaiss diz quando tem algo contra uma palavra. Vê por exemplo o caso de carater e caractere, que o Houaiss diz serem formas menos corretas que caráter (vê esta pergunta). Alguns dicionários registam também taxionomia, que o Houaiss diz ser forma a evitar.
A Wikipédia em franês (Taxonomie) explica tudo o que se possa desejar saber acerca da origem das vária versões. Foi tudo culpa do botânico suíço Augustin Pyrame de Candolle , que em 1813 cunhou taxonomie; segundo explicou mais tarde, a partir do grego taxeôs, genitivo de taxis ’classificação, ordenação’ e nomos ’lei, regra’, suprimindo o e para encurtar a palavra. Em 1819 arrependeu-se e admitiu que taxéonomie seria mais correto. Em 1864 este dicionário francês propôs taxinomie, formado a partir do nominativo taxis, como melhor que taxonomie. Em 1872 o célebre Littré condenou taxonomie e aconselhou taxinomie ou taxionomie. Taxionomie não pegou; as outras duas mantêm-se em uso, ultimamente com vantagem para taxinomies (Google Ngram). Segundo o dicionário Houaiss (verbetes tax(i/o)- e taxonomia), a forma taxionomie foi proscrita por poder ser confundida com a formação a partir de taxis e onoma ’nome’.
Os anglófonos, pragmáticos, adotaram a forma original francesa, e ficaram-se pelo taxonomy (Etymoline). Mas nós tínhamos de adotar as formas todas. O Houaiss desaconselha taxionomia, mas o dicionário da Academia das Ciências de Lisboa não, e inclusivamente no verbetes taxonomia e taxinomia simplesmente remete para taxionomia.
Voltando à questão de qual é a forma mais correta ou se há uma que é mais correta, está bem de ver que a resposta vai depender do critério de cada um. Quem der muita importância à derivação regular do grego, vai preferir taxinomia ou taxionomia; mas poderá não querer esta última por causa do argumento do Houaiss. Quem privilegiar a antiguidade, preferirá taxonomia. Tudo começou com taxonomie no francês, e taxonomia é também a que aprece mais cedo em português. Encontra-se já em 1841 (Revista Litteraria, vol. 7, Porto e António Benevides, Diccionario de glossologia botanica), e vem no no dicionário de Moraes Silva de 1858; taxionomia, encontrei em 1869 (O Auxiliador da Industria Nacional, Rio de Janeiro) e vem, tal como taxinomia, no dicionário de Domingos Vieira de 1874.