Les premières preuves des plantes terrestres les plus anciennes apparaissent sous la forme de petites spores tétrades datées d’il y a 470 millions d’années, à partir du milieu de l’Ordovicien. Ceux-ci provenaient des mousses et des lichens. À l’époque, la terre aurait été principalement désolée, couverte de déserts et de badlands, avec peu de verdure à l’exception des algues sur les bords des ruisseaux et des étangs. Les algues vertes ont fait leurs premiers pas sur la terre, et c’est à partir des algues vertes que toutes les plantes terrestres auraient évolué. Cette idée est étayée par des études génétiques et morphologiques.
Au début, toutes les plantes terrestres étaient des bryophytes (non vasculaires), ce qui signifie qu’elles manquaient de tissus spécialisés pour transporter l’eau et les nutriments, que l’on trouve dans la plupart des plantes modernes. Ces plantes devaient aspirer leurs nutriments directement de l’environnement ou mourir en essayant. Un des premiers alliés des pionniers des algues, les ancêtres des plantes terrestres les plus anciennes, étaient les champignons, dont les hyphes (poils fongiques) se trouvent mélangés à ces fossiles. C’est ce qu’est un lichen – une relation symbiotique étroite entre un champignon et une algue verte. La symbiose fongique-plante se poursuit à ce jour, car de nombreuses plantes ont des champignons vivant dans leurs racines, les aidant à puiser les nutriments dans le sol.
Les plus anciennes plantes terrestres connues avec des tissus vasculaires datent de la période silurienne, il y a environ 425 millions d’années, lorsque de petits organismes comme Cooksonia apparaissent dans les archives fossiles. Cooksonia était une plante vasculaire avec des tiges simples qui présentent plusieurs branches en forme de Y lorsqu’elles montent en un sporange, un ensemble sphérique de spores qui les surmonte. La structure simple de la plante ne comprenait pas de feuilles ni de racines visibles, bien que les racines aient pu être laissées de côté lors du processus de fossilisation. Pour la plupart, la plante ressemble plus à un champignon qu’aux plantes vertes que nous connaissons. Quoi qu’il en soit, c’était l’une des plus anciennes plantes terrestres.
À peu près au même moment où les plus anciennes plantes terrestres faisaient leur apparition, les plus anciens animaux terrestres commençaient à habiter ces mini-forêts naissantes. Ces animaux comprenaient des arthropodes similaires aux queues de soie d’aujourd’hui, des premiers chélicérats apparentés aux araignées modernes, des mille-pattes, des mille-pattes et de petits scorpions. Ce n’est qu’au Dévonien moyen, plusieurs dizaines de millions d’années plus tard, que les premières vraies forêts sont apparues sur terre.