從目前的化石記錄來看，中泥盆世具有真正根系的植物並不多見，到了更晚時期，複雜而深度延展的根系才在植物界中變得廣泛起來。可見，直到早、中泥盆世，古植物才與現生植物一樣，已經完全具備了根、莖、葉的分化。
植物首次登上陸地之後，逐漸具有了功能完善的根、莖、葉等器官，但這些器官並不是同時出現的。
莖是所有陸生植物都必須具備的器官。因為莖中隱藏著維管束組織，而維管束不僅是陸生植物輸導水分和營養物質的通道，還是植物的支撐器官。陸生植物如果沒有維管束，就相當於人沒有血管一樣。任何一種陸生植物，從最古老、最原始的種類，到今天各種複雜、高等的植物，都具有莖。莖因此成為陸生植物最早出現、最不可缺少的植物體器官。
葉是植物用來呼吸和進行光合作用的器官。通過葉子中的葉綠素，植物可以將水分、二氧化碳轉化為自身需要的營養物質。但早期陸生植物並沒有葉子，而是利用莖幹表面的氣孔進行呼吸，也通過莖進行光合作用。一般認為，陸生植物的葉由莖演化而來。
根的出現要複雜一些。根的主要功能有兩個，分別是將植物固著在陸地上，以及從土壤中吸收水和營養成分。最早的陸生植物並不具有真正的根，而僅具有大部分都暴露在空氣中的假根（有時被稱為“氣生根”，字面意思就是暴露在空氣中的根）。假根依靠細小的根毛來固定植物體，一般都長在矮小的、相對原始的草本植物上。隨著植物體形不斷增大，需要有更加穩固、更加粗壯的根系才能保證植物體自身的支撐與營養吸收。相對而言，植物的根並不容易儲存成為化石，中國雲南早泥盆世的地層中的一種特殊埋藏的工蕨植物化石為人們展示了最古老的植物根系，這種工蕨植物可能是半水生的，植株整體不高。
到了中泥盆世，陸生植物演化出了複雜的根。但是值得一提的是，從目前的化石記錄來看，中泥盆世具有真正根系的植物並不多見，到了更晚時期，複雜而深度延展的根系才在植物界中變得廣泛起來。可見，直到早、中泥盆世，古植物才與現生植物一樣，已經完全具備了根、莖、葉的分化。
