Die Evolutionsgeschichte der Pflanzen beginnt vor sehr langer Zeit. Algen gibt es wahrscheinlich schon seit über einer Milliarde Jahren auf feuchten Böden, Pflanzen sind jedoch, wie im Königreich Plantae, frühestens vor 700 Millionen Jahren entstanden. Diese Zahl stammt aus einer molekulargenetischen Analyse, die darauf hindeutet, dass sich Landpflanzen zu dieser Zeit von den Grünalgen abgespalten haben, obwohl diese Zahl nicht durch fossile Beweise bestätigt wird. Die früheste Evolutionsgeschichte von Pflanzen an Land erscheint im frühen Ordovizium vor etwa 475 Millionen Jahren, obwohl viele Paläobotaniker vermuten, dass es während des Kambriums vor 500 Millionen Jahren Pflanzen gab.
Die ersten Landpflanzen waren nicht-vaskuläre Moose, die heute durch Moose, Horn- und Lebermoose repräsentiert werden. Diese Pflanzen ohne Kreislaufgewebe waren ziemlich kurz, zwischen 1 und 100 mm (4 Zoll) dick. Diese Moose stellten die basale Gruppe in der Evolutionsgeschichte der Pflanzen dar. Sie könnten nur in sehr feuchten Gebieten überleben, wo alle Zellen problemlos Wasser direkt aufnehmen können und ihre Sporen sich leicht verteilen lassen. Ohne Schutzschicht sind Sporen relativ zerbrechlich und neigen zum Austrocknen (Austrocknen). Wissenschaftler glauben, dass die ersten Landpflanzen die Voraussetzungen für die Besiedlung des Landes durch Tiere geschaffen haben könnten, indem sie Kohlendioxid aus der Atmosphäre im Biopolymer Lignin absonderten. Dadurch erhöhte sich der sauerstoffhaltige Anteil der Atmosphäre, wodurch er für sauerstoffatmende Tiere wie die ersten terrestrischen Arthropoden und Mollusken besser verfügbar wurde.
Vor etwa 425 Millionen Jahren erschienen die ersten Gefäßpflanzen, wie die einfach gegabelte, mit Sporangien (Sporen produzierende Struktur) gespitzte Cooksonia und die ungewöhnlich fortgeschrittene Baragwanathia, die in Australien gefunden wurde. Langsam wuchsen die Pflanzen in die Höhe, von wenigen Zentimetern auf etwa 20 Zentimeter. Zu diesem Zeitpunkt verbreiteten sich Pflanzen hauptsächlich durch vegetatives Wachstum, da Sporen nicht sehr weit von der Mutterpflanze entfernt werden konnten. Wissenschaftler, die die Evolutionsgeschichte von Pflanzen untersuchen, arbeiten hart daran, herauszufinden, welche Landpflanze tatsächlich die erste war und wie ihr Ökosystem aussah.
Im gesamten Devon (vor 416 – 360 Millionen Jahren) wuchsen die Pflanzen nach und nach in die Höhe, bis sie so groß wurden wie die heutigen massiven Farne. Zu Beginn des Devons waren Pflanzen meist nicht vaskulär und dementsprechend klein, aber am Ende der Periode hatten sich Samen tragende Pflanzen entwickelt, die riesige Wälder bildeten. Die Explosion der botanischen Vielfalt während dieser Zeit wird als „Devon-Explosion“ bezeichnet. Währenddessen beherrschten Fische die Meere.
Die nächste große Innovation in der Evolutionsgeschichte der Pflanzen war viel später, während der Kreidezeit, als Blütenpflanzen (Angiospermen) zum ersten Mal auftauchten. Durch die Verwendung von Blumen, um Bienen anzulocken, die dann andere Pflanzen bestäuben, waren Angiospermen genetisch vielfältig und ein großer evolutionärer Erfolg. Eine der neuesten Pflanzenarten sind die Gräser, die sich vor nur 35 Millionen Jahren aus den Angiospermen entwickelt haben.