Η εξελικτική ιστορία των φυτών ξεκινά πολύ καιρό πριν. Τα φύκια υπάρχουν πιθανώς σε υγρό έδαφος για πάνω από ένα δισεκατομμύριο χρόνια, αλλά τα φυτά, όπως στο βασίλειο Plantae, εμφανίστηκαν πριν από 700 εκατομμύρια χρόνια το νωρίτερο. Αυτός ο αριθμός προέρχεται από ανάλυση μοριακής γενετικής που υποδηλώνει ότι τα φυτά της ξηράς χωρίστηκαν από τα πράσινα φύκια περίπου αυτή την εποχή, αν και ο αριθμός αυτός δεν επιβεβαιώνεται από απολιθώματα. Η αρχαιότερη εξελικτική ιστορία των φυτών στην ξηρά εμφανίζεται στην πρώιμη περίοδο της Ορδοβίκιας, περίπου 475 εκατομμύρια χρόνια πριν, αν και πολλοί παλαιοβοτανολόγοι υποψιάζονται ότι υπήρχαν φυτά κατά την περίοδο της Κάμβριας, πριν από 500 εκατομμύρια χρόνια.
Τα πρώτα χερσαία φυτά ήταν μη αγγειακά βρυόφυτα, που αντιπροσωπεύονται σήμερα από βρύα, κερκόφυτα και συκωτάκια. Αυτά τα φυτά, χωρίς κυκλοφορικούς ιστούς, ήταν αρκετά κοντά, μεταξύ 1 και 100 mm (4 in) σε πάχος. Αυτά τα βρυόφυτα αντιπροσώπευαν τη βασική ομάδα στην εξελικτική ιστορία των φυτών. Θα μπορούσαν να επιβιώσουν μόνο σε πολύ υγρές περιοχές, όπου όλα τα κύτταρα μπορούν εύκολα να πάρουν νερό απευθείας και τα σπόρια τους θα μπορούσαν να διασκορπιστούν εύκολα. Χωρίς προστατευτική επικάλυψη, τα σπόρια είναι σχετικά εύθραυστα και επιρρεπή στην αποξήρανση (ξήρανση). Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα πρώτα χερσαία φυτά μπορεί να έθεσαν το υπόβαθρο για τον αποικισμό της γης από ζώα δεσμεύοντας διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα στο βιοπολυμερές λιγνίνη. Αυτό αύξησε το τμήμα της ατμόσφαιρας που περιέχει οξυγόνο, καθιστώντας το πιο διαθέσιμο σε ζώα που αναπνέουν οξυγόνο όπως τα πρώτα χερσαία αρθρόποδα και μαλάκια.
Πριν από περίπου 425 εκατομμύρια χρόνια, εμφανίστηκαν τα πρώτα αγγειακά φυτά, όπως η απλή διχαλώδης, σποράγγια (δομή που παράγει σπόρια) με άκρα Cooksonia και η ασυνήθιστα προηγμένη Baragwanathia, που βρέθηκε στην Αυστραλία. Σιγά-σιγά, τα φυτά μεγάλωσαν σε ύψος, από μόλις μερικά εκατοστά σε περίπου 20 εκατοστά (8 ίντσες). Σε αυτό το σημείο, τα φυτά εξαπλώνονται κυρίως μέσω της βλαστικής ανάπτυξης, καθώς τα σπόρια δεν μπορούσαν να διασκορπιστούν πολύ μακριά από το μητρικό φυτό. Οι επιστήμονες που μελετούν την εξελικτική ιστορία των φυτών προσπαθούν σκληρά να προσδιορίσουν ποιο χερσαίο φυτό ήταν στην πραγματικότητα το πρώτο και πώς έμοιαζε το οικοσύστημά του.
Καθ’ όλη τη διάρκεια του Devonian (416 – 360 εκατομμύρια χρόνια πριν), τα φυτά αυξήθηκαν προοδευτικά σε ύψος για να γίνουν τόσο μεγάλα όσο οι σημερινές ογκώδεις φτέρες. Στην αρχή του Devonian, τα φυτά ήταν ως επί το πλείστον μη αγγειακά και αντίστοιχα υποκοριστικά, αλλά στο τέλος της περιόδου, τα φυτά που έφεραν σπόρους είχαν εξελιχθεί, σχηματίζοντας τεράστια δάση. Η έκρηξη της βοτανικής ποικιλομορφίας κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου ονομάστηκε «έκρηξη του Devonian». Εν τω μεταξύ, τα ψάρια κυριαρχούσαν στις θάλασσες.
Η επόμενη σημαντική καινοτομία στην εξελικτική ιστορία των φυτών ήταν πολύ αργότερα, κατά την Κρητιδική περίοδο, όταν εμφανίστηκαν για πρώτη φορά τα ανθοφόρα φυτά (αγγειόσπερμα). Χρησιμοποιώντας λουλούδια για να προσελκύσουν τις μέλισσες, οι οποίες στη συνέχεια θα συνέχιζαν να επικονιάζουν άλλα φυτά, τα αγγειόσπερμα ήταν γενετικά διαφορετικά και είχαν μεγάλη εξελικτική επιτυχία. Μία από τις πιο πρόσφατες ποικιλίες φυτών είναι τα χόρτα, τα οποία εξελίχθηκαν από τα αγγειόσπερμα μόλις πριν από 35 εκατομμύρια χρόνια.