1822～1837年A.布隆尼亚尔在他的“化石植物史”一书中首次建立地质时期植物的分类，将已绝灭的类型与现代的植物加以广泛的比较，奠定了古植物学的基础。19世纪40～90年代是古植物学开始昌盛的时期，许多人大量地收集化石，描述古代的植物，对许多已绝灭的植物做了外部形态和内部结构的研究，发现不少目、科，如科达目、本内苏铁目等，并对各地区的化石做了调查。H.威瑟姆是第一个研究硅化植物结构的人。
到20世纪初叶A.纳托尔斯特开创角质层的探讨，对古代裸子植物的研究起了巨大的作用。以前，H.波托尼提出“苏铁蕨目”（Cycadofilices）的存在,至1905年由于F.W.奥利弗和D.H.斯科特发现种子与茎、叶的关系，“苏铁蕨目”才改名为“种子蕨目”(Pteridospermae)，找到了真蕨植物和裸子植物中间的缺失环节。A.C.苏厄德和他的学生们在20世纪上半纪做了大量工作，对许多古代植物进行描述和内部结构的研究。其他古生物学者对北美、欧洲和北极植物区系进行调查，奠定了古代植物区系研究的基础。1913年R.基德斯顿和W.H.兰发表苏格兰莱尼燧石(Rhynie chert)中化石植物的研究，建立裸蕨目(Psilophytales),指明这是一组最古老的维管植物。后来，新的目不断发现，如开通目(Caytoniales)等。50年代以来,新的目、亚纲,如五柱木目(Pentoxylales)、前裸子植物亚纲(Progymnospermae)等不断发现,找出一些植物中的缺失环节，对植物系统学起了重大的作用。
近几十年来，在古植物发展史及古植物区系方面积累了大量化石植物的资料。同时,根据古孢粉学资料,在古植被的变化和古植物区系的演替等方面也有较大的进展。在应用上，古孢粉学的建立，对地层学起了巨大的作用。70年代以来，对前寒武纪地层中的微体化石的探索与透射电子显微镜(TEM)和扫描电镜(SEM)的运用，确定二、三十亿年前就有细菌和蓝藻的存在，使古植物学范畴，愈来愈广。