Những công trình mô tả đầu tiên về thực vật xuất hiện ở Ai cập (3000 năm trước Công nguyên) và ở Trung quốc (2200 năm trước Công nguyên). Sau đó ở Hylạp cổ và La mã cổ cũng xuất hiện hàng loạt các tác phẩm về thực vật như:
Theophraste (371 - 286 trước Công nguyên), ông là người đầu tiên đề xuất phương pháp phân loại và phân biệt một số tính chất cơ bản trong cấu tạo cơ thể thực vật. Ông đã mô tả khoảng 500 loài cây, nguyên tắc chủ yếu là dựa vào hình thái và sinh thái.
Nhà Bác học La Mã Plinus (79 - 24 trước Công nguyên) đã viết bộ “Lịch sử tự nhiên” và mô tả gần 1000 loài thực vật, ông cũng phân chia thực vật dựa trên nguyên tắc sinh thái nhưng chú ý nhiều đến cây làm thuốc và cây ăn quả.
Dioscoride người Hy Lạp (20 – 60 sau CN) đã nêu đặc tính của hơn 500 loài cây trong tác phẩm “Dược liệu học”. Đặc biệt ông đã xếp chúng vào các họ thực vật khác nhau.
Trong suốt thời gian dài Trung cổ, do sự thống trị của của giáo hội và nhà thờ, khoa học bị kìm hãm vì vậy Phân loại học thực vật không phát triển được. Đến thời kỳ phục hưng (Thế kỷ XV - XVI), Phân loại học thực vật phát triển trở lại cùng với sự phát triển của chủ nghĩa tư bản. Trong thời kỳ này, có 3 sự kiện xảy ra đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển của ngành Phân loại thực vật là: Sự hình thành tập bách thảo (thế kỷ XVI), việc xây dựng các vườn bách thảo (thế kỷ XV-XVI) và việc biên soạn tập “Bách khoa toàn thư” về thực vật. Từ thế kỷ XVI đến thế kỷ XVIII đã xuất hiện nhiều bảng phân loại như:
Bảng phân loại của Caesalpine (1519-1603) là một trong những bảng phân loại đầu tiên được đánh giá cao. Ông cho rằng những tính chất của cơ quan sinh sản là quan trọng nhất trong việc xây dựng hệ thống phân loại và ông đã dựa vào đặc điểm của quả và hạt để làm tiêu chuẩn phân loại.
John Ray (1628 - 1705) là người đầu tiên phân loại thực vật dựa vào lá mầm, theo ông, thực vật gồm 2 nhóm lớn: nhóm “bất toàn”: Nấm, Rêu, Dương xỉ, thực vật thuỷ sinh; nhóm “hiển hoa” gồm thực vật một lá mầm và hai lá mầm. Ông đã mô tả tới 18.000 loài thực vật trong cuốn “Lịch sử thực vật”.
Tournefort (1656 - 1708) căn cứ vào tính chất của cánh hoa để phân loại và chia thực vật có hoa thánh nhóm không cánh và có cánh.
Carl Linnaeus (1707-1778) hay Carl Von Linné đã xây dựng bảng phân loại được coi là đỉnh cao nhất của các hệ thống phân loại nhân tạo. Ông chọn cơ quan sinh sản là tiêu chuẩn phân loại, nhưng lại căn cứ vào số lượng nhị. Hệ thống của ông rất đơn giản, dễ hiểu, dễ thực hành, nhưng cũng bộc lộ một số thiếu sót. Ông đã phân chia thực vật thành 24 lớp theo thứ tự từ lớp 1 nhị cho đến lớp 24 nhị và đưa ra hệ thống danh pháp 2 từ.
Danh pháp nhiều từ do Linnaeus hiện nay được sử dụng rộng rãi. Trước Linnaeus danh pháp của thực vật thường là danh pháp nhiều từ, dùng để mô tả các đặc điểm của thực vật như Cây bạc hà: Mentha floribus spicatis, foliis oblongis serratis; Cây cà độc dược: Stramonius, fructu rotundo,spinoso, flore albido, simplice. Danh pháp 2 từ: cây Bạc hà: Mentha spicata L., cây Cà độc dược: Datura metel L.
Thời kỳ phân loại tự nhiên
Sau Carl Linnaeus, phân loại học bước sang thời kỳ xây dựng các hệ thống phân loại tự nhiên. Khác với hệ thống phân loại nhân tạo, hệ thống phân loại tự nhiên được xây dựng trên cơ sở các mối quan hệ tự nhiên thực vật, việc phân loại không phải chỉ dựa vào một hay một vài tính chất lựa chọn tuỳ ý, mà phải dựa vào toàn bộ tính chất của chúng. Thời kỳ này bắt đầu từ cuối thế kỷ 18 đến đầu thế kỷ 19. Điều đáng chú ý là các hệ thống phân loại trong thời kỳ này vẫn còn mang quan niệm của Linné cho rằng loài là bất biến.
Bernard de Jussieu (1699 - 1777)đã chia thực vật thành 14 lớp và 65 bộ, sắp xếp thực vật theo trình tự từ thấp đến cao (thực vật bậc thấp đến thực vật có hoa), xếp chung các họ và giữa các họ đều mang những dạng chuyển tiếp, phản ánh được mối quan hệ giữa các nhóm thực vật.
De Candolle (1778 - 1841)đã đưa số họ thực vật lên đến 161 họ và đã nâng công việc phân loại thành 1 môn học và đặt tên là Taxonomia: sắp xếp thực vật vào các họ, chi, loài,… đặt tên bằng tiếng La Tinh và mô tả chúng nhấn mạnh vào các đặc điểm giống nhau và khác nhau. Sự sắp xếp này chỉ dựa vào một số các đặc điểm giống nhau và khác nhau nhưng không đề cập đến mối quan hệ lịch sử và nguồn gốc chung.
Robert Brown (1748 - 1836) nghiên cứu sự phát triển của hạt, xác định ý nghĩa phân loại của nội nhũ và ngoại nhũ
Thời kỳ phân loại tiến hoá
Với sự ra đời của của học thuyết tiến hoá Lamarck, Darwin và những người kế tục ông. Việc thừa nhận bản chất của sự tiến hoá đã khiến người ta nhận ra rằng trong khi phân loại thực vật, cần phải tập hợp những dạng thực vật thống nhất với nhau về mặt nguồn gốc, chứ không chỉ đơn thuần giống nhau về đại bộ phận tính chất như thời kỳ phân loại tự nhiên đã làm.
Lamark (1744-1829) là người đầu tiên phủ nhận quan niệm bất biến của loài, coi loài là kết quả của sự phát triển tiến hóa tự nhiên. Ông cho rằng trong sinh vật bao giờ cũng phát sinh từ những tổ chức rất đơn giản đến rất phức tạp.
Darwin (1809 - 1882) thừa nhận bản chất chắc chắn của sự kiện tiến hóa, phân loại học phải tập hợp những dạng thực vật thống nhất với nhau về nguồn gốc chứ không phải giống nhau một số đặc điểm giống và khác nhau. Sự sắp xếp các taxon phản ánh mối tương quan và nối tiếp giữa chúng, phản ánh con đường phát triển tiến hóa của giới thực vật.
A.W. Eichler (1839 - 1877) chia thực vật thành Cryptogamae (TV ẩn hoa) và Phanerogamae (TV hiển hoa). A. Engler (1844 - 1930)sắp xếp giới thực vật thành 13 ngành: Schizophyta, Phytosarcodina, Flagellatae, Dinoflagellatae, Bacillariophyta, Conjugatae, Charophyta, Phaeophyta, Rhodophyta, Chlorophyta, Eumycetes, Embryophyta asiphonogamae, Embryophyta phonogamae. R.V. Weuttchtein(người Đức) phân chia hệ thống về căn bản giống hệ thống Engler nhưng ít chi tiết hơn. Ở Liên Xô cần kể đến hệ thống sinh của Bouch, Kozo Poliansky, Grossheim, Kouzentsov, Takhtajan. Ở Mỹ có hệ thống của C.E. Bessay. Ở Anh có hệ thống của J. Hutchinson, Bentham, Hooker,… Phân loại học ngày nay vẫn còn nhiệm vụ tiếp tục giải quyết các vấn đề về nguồn gốc, quan hệ tiến hoá.