演化根据蕨类动物的化石笔录，其起首呈现的期间是石炭纪早期。而到了三叠纪时，和一些现今的科有关的蕨类初次地呈现了。“蕨类尖峰”则是呈现在白垩纪晚期，其时有许多蕨类动物现今的科起首呈现。蕨类动物传统上是被回类在蕨纲（Filices）里的，但现代的分类法例是将其置于动物界的一门－蕨类动物门（Pteridophyta）内。
蕨类生活史传统上，有三个动物类群被认为是蕨类：两个厚囊蕨类－瓶尔小草科Ophioglossaceae（瓶尔小草属、阴地蕨属和蕨萁属）和合囊蕨科Marattiaceae，以及薄囊蕨类。合囊蕨科是赤道蕨类的次要类群，有着肥大的地下茎，且被认为是蕨类次要类群－薄囊蕨类的近亲。
而还有其他一些的动物类群被认为是“蕨类相关”：石松、卷柏、石松门里的水韭、松叶蕨科里的松叶蕨和木贼科里的木贼。但是，较现代的基因研究却展现，石松门和任何其他的维管动物之间都只是远远地干系着，是由维管动物分收的基底演化伸展出往的。而松叶蕨与木贼则和瓶尔小草跟合囊蕨一样是“实正的”蕨类。
事实上，松叶蕨和瓶尔小草毫无疑问地是一个分收，而木贼跟合囊蕨则能够认为是另一个分收。蕨类动物化石处置此一情形的一种可能办法是只将薄囊蕨类视为“实正的”蕨类，而将其他三个类群视为“蕨类相关”。而在现实上，也已有数个分类法在规划着，并已有了少许的共识。
由 Smith et al。 于2006年提出的新分类法是基于现代基因系统学研究，加上形态学的材料所规划出来的分类法。此一分类法将蕨类动物分红四个纲：松叶蕨纲Psilotopsida木贼纲Equisetopsida合囊蕨纲Marattiopsida实蕨纲Polypodiopsida最初一个类群包罗着大大都次要被视为蕨类的动物。
现今的研究撑持以前基于形态学，将紫萁科认为是由薄囊蕨类演化史早期分收入来的一科；在某种意义上，那一科是介于厚囊蕨类和薄囊蕨类的中间位置上。 分类下列为 Smith et al。
所提出的完全分类架构：松叶蕨纲Psilotopsida瓶尔小草目Ophioglossales瓶尔小草科Ophioglossaceae（包罗阴地蕨科Botrychiaceae、七指蕨科Helminthostachyaceae）松叶蕨目Psilotales松叶蕨科Psilotaceae（包罗二囊松叶蕨科Tmesipteridaceae)木贼纲Equisetopsida木贼目Equisetales木贼科Equisetaceae合囊蕨纲Marattiopsida合囊蕨目Marattiales合囊蕨科Marattiaceae（包罗莲座蕨科Angiopteridaceae、天星蕨科Christenseniaceae、多孔蕨科Danaeaceae、Kaulfussiaceae）实蕨纲Pteridopsida紫萁目Osmundales紫萁科Osmundaceae膜蕨目Hymenophyllales膜蕨科Hymenophyllaceae（包罗Trichomanaceae)里白目Gleicheniales里白科Gleicheniaceae（包罗Dicranopteridaceae、羽叶里白科Stromatopteridaceae）双扇蕨科Dipteridaceae（包罗燕尾蕨科Cheiropleuriaceae）马顿蕨科Matoniaceae沙草蕨目Schizaeales海金沙科Lygodiaceae密穗蕨科Anemiaceae（包罗Mohriaceae）沙草蕨科Schizaeaceae槐叶苹目Salviniales苹科Marsileaceae（包罗Pilulariaceae）槐叶苹科Salviniaceae（包罗满江红科Azollaceae）桫椤目Cyatheales伞序蕨科Thyrsopteridaceae偏环蕨科Loxomataceae垫囊蕨科Culcitaceae瘤足蕨科Plagiogyriaceae金毛狗蕨科Cibotiaceae桫椤科Cyatheaceae（包罗Alsophilaceae、Hymenophyllopsidaceae）蚌壳蕨科Dicksoniaceae（包罗毛囊蕨科Lophosoriaceae）蚌沙蕨科Metaxyaceae水龙骨目Polypodiales鳞始蕨科Lindsaeaceae（包罗Cystodiaceae、Lonchitidaceae）袋囊蕨科Saccolomataceae碗蕨科Dennstaedtiaceae（包罗姬蕨科Hypolepidaceae、稀子蕨科Monachosoraceae、蕨科Pteridiaceae）凤尾蕨科Pteridaceae(包罗卤蕨科Acrostichaceae、辐射蕨科Actiniopteridaceae、铁线蕨科Adiantaceae、Anopteraceae、车前蕨科Antrophyaceae、水蕨科Ceratopteridaceae、Cheilanthaceae、珠蕨科Cryptogrammaceae、裸子蕨科Hemionitidaceae、Negripteridaceae、水蕨科Parkeriaceae、Platyzomataceae、中国蕨科Sinopteridaceae、竹叶蕨科Taenitidaceae、书带蕨科Vittariaceae）铁角蕨科Aspleniaceae金星蕨科Thelypteridaceae岩蕨科Woodsiaceae（包罗蹄盖蕨科Athyriaceae、Cystopteridaceae）乌毛蕨科Blechnaceae（包罗光叶藤蕨科] Stenochlaenaceae)球子蕨科Onocleaceae鳞毛蕨科Dryopteridaceae（包罗叉蕨科Aspidiaceae、实蕨科Bolbitidaceae、舌蕨科Elaphoglossaceae、肿足蕨科Hypodematiaceae、Peranemataceae）藤蕨科Lomariopsidaceae(包罗肾蕨科 Nephrolepidaceae)三叉蕨科Tectariaceae莜蕨科Oleandraceae骨碎补科Davalliaceae水龙骨科Polypodiaceae（包罗槲蕨科 Drynariaceae、禾叶蕨科 Grammitidaceae、雨蕨科 Gymnogrammitidaceae、剑蕨科Loxogrammaceae、鹿角蕨科 Platyceriaceae、Pleurisoriopsidaceae）。