Sebbene le piante terrestri esistano da 470 milioni di anni o più, le prime testimonianze di piante da fiore, sotto forma del fossile Archaefructus liaoningensis, risalgono a soli 125 milioni di anni fa, nel primo periodo Cretaceo. Ciò significa che i fiori sono esistiti solo per circa un quarto del tempo delle piante terrestri in generale. La prova fossile di polline, considerata una forte indicazione di piante da fiore, è un po’ più antica, datata a circa 130 milioni di anni fa.
L’evoluzione delle piante da fiore ha tardato ad arrivare, ma oggi sono il gruppo di piante terrestri di maggior successo, che si trova in tutti i continenti tranne l’Antartide e sulle isole remote. La loro improvvisa apparizione e il loro successo furono così estremi che Charles Darwin lo definì un “abominevole mistero”. Dai tempi di Darwin, tuttavia, sono stati trovati più fossili che rivelano una serie di passaggi intermedi prima dei fiori a tutti gli effetti.
L’evoluzione delle piante è generalmente quella in cui i gruppi che sfruttano le innovazioni evolutive fondamentali – come il tessuto vascolare, la corteccia, i semi o i fiori – hanno la tendenza a sostituire quasi completamente le piante più primitive quando iniziano davvero. Inoltre, queste innovazioni evolutive tendono ad emergere negli impianti più complessi dell’epoca. Di conseguenza, le piante da fiore si sono evolute dalle piante da seme più sofisticate, che a loro volta avevano sostituito la maggior parte delle piante senza semi circa 370 milioni di anni fa, durante il tardo periodo Devoniano.
I fiori sono un’innovazione evolutiva di grande successo perché consentono una gamma più complessa di interazioni con altri organismi. Questo apre varie collaborazioni simbiotiche, in particolare con insetti impollinatori come le api. Il costante scambio di polline tra le piante, facilitato dalle api, aiuta queste piante a rimanere geneticamente diverse e resistenti a malattie o altri disagi.
Le piante da fiore si sono diversificate nei due gruppi principali, monocotiledoni e dicotiledoni, solo da 5 a 10 milioni di anni dopo la loro evoluzione iniziale. Entro la fine del Cretaceo, 65.5 milioni di anni fa, la metà dei principali gruppi di fiori di oggi si era evoluta e rappresentavano il 70% delle specie vegetali globali. Il successo delle piante in questo periodo aveva indotto gli scienziati a ipotizzare che i dinosauri potessero essersi estinti mangiando fiori. Questo era prima che gli scienziati arrivassero a concordare sul fatto che i dinosauri molto probabilmente si estinsero a causa dell’impatto di un asteroide.