História fóssil das algas

Os primeiros organismos fotossintéticos foram indubitavelmente procariontes. Os seus fósseis têm mais de 3 mil milhões de anos. Os fósseis mais antigos foram encontrados em Bitter Springs, na Austrália. Estes fósseis apresentam estruturas que se assemelham ao núcleo e às pirenoides mas nem todos os investigadores os consideram como verdadeiros organismos procariontes. Contudo, há cerca de 500 milhões de anos existiam algas verdes no Paleozoico. Muitas das mais antigas algas são semelhantes às algas atuais. Das algas verdes do género Chara foram encontradas impressões em formações calcárias com cerca de 360 milhões de anos. As algas vermelhas mais complexas apareceram, certamente, depois das algas verdes. Ancestrais da alga vermelha dos corais encontram-se em depósitos calcários com cerca de 400 milhões de anos.
Contudo, os fósseis de algas melhor conhecidos são os das diatomáceas que se encontram em sedimentos em que foi determinada a idade de 120 milhões de anos. As frústulas destas algas fossilizam facilmente quando a célula morre porque a sílica que é o constituinte das frústulas não é decomposta. São conhecidas cerca de 40 000 espécies de diatomáceas fósseis, provavelmente todas extintas, que têm sido denominadas tendo em conta as diferenças entre as paredes celulares. As diatomáceas formam depósitos que podem atingir os 900 metros de profundidade e dois quilómetros de comprimento.
Os fósseis mais complexos de algas são do género Prototaxites com cerca de 400 milhões de anos. Este género está possivelmente relacionado com as feófitas.