Các loài sinh vật giống cây thời kỳ đầu tiên là dương xỉ một, cỏ đuôi ngựa và thạch tùng, chúng phát triển trong các khu rừng trong kỷ Cacbon. Cây đầu tiên có thể là Wattieza, hóa thạch này được tìm thấy ở tiểu bang New York năm 2007 có tuổi Devon giữa (khoảng 385 triệu năm trước). Trước khi phát hiện ra hóa thạch này, Archaeopteris từng được cho là cây thân gỗ sớm nhất.[28] Cả hai nhóm này được sinh sản bằng bào tử thay vì hạt và chúng được xem là có liên kết giữa dương xỉ và thực vật hạt trần đã tiến hóa trong kỷ Trias. Thực vật hạt trần bao gồm các loài cây lá kim, tuế, Gnetophyta và ginkgo (bạch quả) và chúng có thể đã xuất hiện như là kết quả của sự kiện gen trùng lặp toàn bộ đã diễn ra vào khoảng 319 triệu năm trước.[29] Ginkgophyta từng là một nhóm phân bố rộng rãi[30] trong đó chỉ có một loài còn sinh tồn Ginkgo biloba. Loài bạch quả này được xem là hóa thạch sống vì nó có hình dạng không thay đổi so với các mẫu hóa thạch được tìm thấy trong các trầm tích kỷ Trias.[31]

Trong suốt Đại Trung Sinh (245 đến 66 triệu năm trước) các loài cây lá kim đã phát triển mạnh mẽ và thích nghi dần trong nhiều môi trường sống chính trên cạn. Sau đó các dạng cây thân gỗ của thực vật có hoa đã tiến toán trong suốt kỷ Creta. Chúng bắt đầu thống trị các loài cây lá kim trong suốt phân đại Đệ Tam (66 đến 2 triệu năm trước) khi các khu rừng bao phủ toàn cầu. Khi khí hậu lạnh đi vào 1,5 triệu năm trước và kỷ băng hà đầu tiên trong 4 kỷ băng hà xuất hiện, các khu rừng thu hẹp lại diện tích khi băng mở rộng. Trong các kỳ gian băng, các loài cây tái chiếm lĩnh đất liền ngay sau bắt đầu thời kỳ băng hà tiếp theo.[32]