人類的家族有族譜，記載一個以血緣關係為主體的家族世系繁衍和重要人物事跡。如果把整個植物界看成是一個大家族，它的“族譜”，也就成為一個進化樹，記載著植物大家族中的各個類群，以及它們之間的關係。科學家們依據化石資料，並結合各類植物體結構的異同，推斷出它們之間的親緣關係，並畫出了樹形圖，這就是植物進化樹，也叫植物系統樹。
在距今40億年到35億年前，地球上出現了最早的生物，它們是細菌和藍藻等原核生物。藍藻和一部分有色素的細菌利用日光製造養料，並釋放出大量氧氣，逐漸改變大氣的性質，為生物進一步的發展準備了條件。
到了距今15億年到14億年前，開始出現了具有真核細胞的生物，它們可能是生活在水中的鞭毛生物。隨時間的推移，它們朝著三個不同的方向進化：一是沿著具有光合作用的自養路線發展成為植物界;二是沿著吞噬現成營養物質的路線發展成為動物界;三是沿著吸收營養的異養路線發展成為菌物界。其中，進行光合作用的原始單細胞藻類逐漸進化出多種多樣的藻類植物，而進行異養的單細胞菌類逐漸發展成各種真菌。
距今9億年到7億年前開始出現了多細胞藻類，各種各樣的綠藻、紅藻、褐藻在海洋中大量繁衍，繁盛的海藻釋放出大量的氧氣，一部分氧在大氣層形成臭氧，阻擋了紫外線輻射，為植物登陸創造了條件。
距今約4億年前，一種裸蕨植物從綠藻中進化而來並開始進入陸地，它們的後裔進一步向適應陸地生活的方向發展，之後，各種各樣的蕨類植物主宰了地球長達1.4億年之久。蕨類植物中還進化出了原始的裸子植物和被子植物，它們更能適應乾旱的陸地生活。在此同時，也許是由綠藻進化而來的苔蘚植物也以其獨特的生活方式，成功地適應了陸地生活。
距今2.6億年到1.36億年前，裸子植物取代了蕨類植物成為地球上優勢植物類群。距今1億年前後，地球氣候發生了變化，其後又出現了幾次冰川時期，多數裸子植物逐漸消失，代之而起的是被子植物，直至今日。