Selv om tovinger er nokså tynnhudete insekter finnes det mange fossiler av denne gruppen, både avtrykksfossiler og ravfossiler. Avtrykksfossilene er oftest dannet på bunnen av innsjøer, men det er likevel ikke nødvendigvis vann-levende insekter som dominerer. Imidlertid er det nesten bare av de vann-levende gruppene at man kjenner fossiler av larve- og puppestadier. Mange fossile taksa er kjent bare fra løsrevne vinger. Selv om vingenes årenett gir mye informasjon om tilhørighet, gjør dette at plasseringen av disse gruppene blir nokså usikker.