La storia evolutiva delle piante inizia molto tempo fa. Probabilmente le alghe sono esistite su terreni umidi per oltre un miliardo di anni, ma le piante, come nel regno Plantae, non sono emerse fino a 700 milioni di anni fa. Questo numero deriva da un’analisi di genetica molecolare che suggerisce che le piante terrestri si siano separate dalle alghe verdi in questo periodo, sebbene questa cifra non sia corroborata da prove fossili. La prima storia evolutiva delle piante sulla terra appare nel primo periodo Ordoviciano, circa 475 milioni di anni fa, anche se molti paleobotanici sospettano che ci fossero piante durante il periodo Cambriano, 500 milioni di anni fa.
Le prime piante terrestri erano briofite non vascolari, rappresentate oggi da muschi, hornworts ed epatiche. Queste piante, prive di tessuto circolatorio, erano piuttosto corte, tra 1 e 100 mm (4 pollici) di spessore. Queste briofite hanno rappresentato il gruppo basale nella storia evolutiva delle piante. Potrebbero sopravvivere solo in aree molto umide, dove tutte le cellule possono facilmente assorbire direttamente l’acqua e le loro spore potrebbero essere disperse facilmente. Mancando di un rivestimento protettivo, le spore sono relativamente fragili e soggette a disseccamento (essiccamento). Gli scienziati ritengono che le prime piante terrestri possano aver posto le basi per la colonizzazione della terra da parte degli animali sequestrando l’anidride carbonica dall’atmosfera nel biopolimero lignina. Ciò ha aumentato la porzione dell’atmosfera contenente ossigeno, rendendola più disponibile per gli animali che respirano ossigeno come i primi artropodi e molluschi terrestri.
Circa 425 milioni di anni fa, apparvero le prime piante vascolari, come la semplice Cooksonia biforcuta, sporangi (struttura che produce spore) e la Baragwanathia insolitamente avanzata, trovata in Australia. Lentamente, le piante sono cresciute in altezza, da un paio di centimetri a circa 20 centimetri (8 pollici). A questo punto, le piante si diffondono principalmente attraverso la crescita vegetativa, poiché le spore non possono essere disperse molto lontano dalla pianta madre. Gli scienziati che studiano la storia evolutiva delle piante sono al lavoro per cercare di determinare quale pianta terrestre sia stata effettivamente la prima e che aspetto avesse il suo ecosistema.
Durante tutto il Devoniano (416 – 360 milioni di anni fa), le piante crebbero progressivamente in altezza fino a diventare grandi quanto le massicce felci odierne. All’inizio del Devoniano, le piante erano per lo più non vascolari e di conseguenza ridotte, ma alla fine del periodo le piante portatrici di semi si erano evolute, formando enormi foreste. L’esplosione della diversità botanica durante questo periodo è stata chiamata “esplosione devoniana”. Nel frattempo, il pesce dominava i mari.
La successiva grande innovazione nella storia evolutiva delle piante fu molto più tardi, durante il periodo Cretaceo, quando emersero per la prima volta le piante da fiore (angiosperme). Usando i fiori per attirare le api, che poi avrebbero impollinato altre piante, le angiosperme erano geneticamente diverse e un grande successo evolutivo. Una delle ultime varietà di piante sono le graminacee, che si sono evolute dalle angiosperme appena 35 milioni di anni fa.