História fóssil das gimnospérmicas

Alguns fósseis são suficientemente significativos para serem classificados na sua correta divisão, enquanto outros semelhantes a formas modernas podem ser colocados numa das divisões existentes. Duas divisões de gimnospérmicas estão já extintas a das pteridospermófitas e as cicadiófitas.

Com base em tradicionais e modernos métodos filogenéticos, algumas relações filogenéticas têm sido estabelecidas entre as gimnospérmicas extintas e as que vivem atualmente.
As progimnospermófitas podem ter sido as plantas mais antigas dependendo das suas estruturas reprodutivas serem sementes ou não. Há botânicos que pensam que não e outros que pensam que sim. Viveram entre o período Devónico médio e início do Carbónico, compreendido entre os 360 e 310 milhões de anos. Eram plantas vasculares e com formações que se assemelham a sementes.
As pteridospermófitas (fetos com sementes) apareceram no período Devónico. As suas folhas eram tão semelhantes às dos fetos que é difícil distingui-las dos fetos se as estruturas reprodutivas não estiveram presentes. Estas plantas não evoluíram para pteridófitas tendo provavelmente evoluído para gimnospérmicas através de uma linha evolutiva que hoje não tem descendentes.

As cicadiófitas desenvolveram-se no período Jurássico a que os botânicos chamam "idade das cicadineas" e os zoólogos "idade dos dinossauros". As cicadiófitas extinguiram-se no fim do período Cretácico há cerca de 65 milhões de anos. As cicadófitas distinguem-se das outras gimnospérmicas vivas ou extintas, pelo facto de possuírem microsporângios e megasporângios no mesmo estróbilo. Esta situação só ocorre nas flores.

O registo fóssil inclui vários géneros e espécies de Pinófitas, Cicadófitas e Ginkgofitas.
O género Pinófita é que apresenta mais diversificação. As plantas mais abundantes das extintas pinófitas eram as cordaítes, gimnospérmicas arbóreas com folhas muito compridas. Desapareceram no final do período Pérmico há cerca de 250 milhões de anos. Ao mesmo tempo que as Cordaites se extinguiam, uma segunda ordem de Pinófitas, as Voltziales começaram a aparecer.
As folhas e ramos das Voltziales são semelhantes à das araucárias atuais. O seu microstróbilo simples era semelhante ao dos pinheiros atuais.