Evolucijska povijest biljaka počinje vrlo davno. Alge su vjerojatno postojale na vlažnom tlu više od milijardu godina, ali biljke, kao u kraljevstvu Plantae, pojavile su se tek prije 700 milijuna godina. Ovaj broj je iz analize molekularne genetike koja sugerira da su se kopnene biljke odvojile od zelenih algi otprilike u to vrijeme, iako ta brojka nije potkrijepljena fosilnim dokazima. Najranija evolucijska povijest biljaka na kopnu pojavljuje se u ranom ordovicijskom razdoblju, prije oko 475 milijuna godina, iako mnogi paleobotaničari sumnjaju da su biljke postojale tijekom razdoblja kambrija, prije 500 milijuna godina.
Prve kopnene biljke bile su nevaskularne briofite, koje danas predstavljaju mahovine, rogovi i jetrenjaci. Ove biljke, bez cirkulacijskog tkiva, bile su prilično kratke, između 1 i 100 mm (4 in) u debljini. Ti su briofiti predstavljali bazalnu skupinu u evolucijskoj povijesti biljaka. Mogli su preživjeti samo u vrlo vlažnim područjima, gdje sve stanice mogu lako izravno uzimati vodu, a njihove spore lako bi se raspršile. Bez zaštitne prevlake, spore su relativno krhke i sklone isušivanju (sušenju). Znanstvenici vjeruju da su prve kopnene biljke mogle postaviti pozornicu za kolonizaciju kopna od strane životinja izdvajanjem ugljičnog dioksida iz atmosfere u biopolimeru ligninu. To je povećalo udio atmosfere koji sadrži kisik, čineći ga dostupnijim životinjama koje dišu kisik poput prvih kopnenih člankonožaca i mekušaca.
Prije oko 425 milijuna godina pojavile su se prve vaskularne biljke, poput jednostavne bifurkirane, sporangije (strukture koja stvara spore) s vrhom Cooksonije i neobično napredne Baragwanathije, pronađene u Australiji. Biljke su polako rasle u visinu, od samo nekoliko centimetara do oko 20 centimetara (8 inča). U ovom trenutku, biljke se šire uglavnom vegetativnim rastom, jer se spore nisu mogle raspršiti jako daleko od matične biljke. Znanstvenici koji proučavaju evolucijsku povijest biljaka naporno rade pokušavajući utvrditi koja je kopnena biljka zapravo prva i kako je izgledao njezin ekosustav.
Tijekom cijelog devona (prije 416 – 360 milijuna godina) biljke su postupno rasle u visinu da bi postale velike kao današnje masivne paprati. Na početku devona, biljke su uglavnom bile nevaskularne i odgovarajuće male, ali do kraja tog razdoblja evoluirale su biljke koje su nosile sjemenke, formirajući ogromne šume. Eksplozija botaničke raznolikosti tijekom tog razdoblja nazvana je “devonskom eksplozijom”. U međuvremenu, ribe su vladale morima.
Sljedeća velika inovacija u evolucijskoj povijesti biljaka bila je mnogo kasnije, tijekom razdoblja krede, kada su se prvi put pojavile cvjetnice (kritosjemenjače). Koristeći cvijeće za privlačenje pčela, koje bi potom nastavile oprašiti druge biljke, kritosjemenjice su bile genetski raznolike i postigle veliki evolucijski uspjeh. Jedna od najnovijih vrsta biljaka su trave, koje su evoluirale iz kritosjemenjača prije samo 35 milijuna godina.