有完整的化石被保留下来，包括石松门的「刺石松」。泥盆纪之后，莱尼蕨门的详细化石在此时期被发现，此化石显示出了其植物组织的单一细胞。泥盆纪时亦出现了被认为是最古老树木的植物「古羊齿属」，此类植物在其树干上有蕨叶，但此蕨叶不会产生孢子。煤系地层是生存于古生代时的植物的化石的主要来源。煤炭矿是採集化石最好的场所，而且碳本身便是化石植物的残留，虽然植物化石的结构细节很少会留在碳中。在苏格兰格拉斯哥维多利亚公园中的化石森林里，有发现鳞木（"Lepidodendron"）的树干。松柏和开花植物的根、茎及枝干的化