Le più importanti innovazioni nelle piante vascolari sono state la radice, una struttura specializzata nell’ancoraggio e nell’assorbimento di acqua, e la foglia, una struttura specializzata per la fotosintesi. Una delle tendenze di maggior rilievo nell’evoluzione delle piante è stato lo sviluppo di vasi conduttori (figura 7) sempre più efficienti che mettono in collegamento queste due strutture. Un sistema (lo xilema) trasporta acqua e sali minerali dalle radici a tutta la pianta compiendo, in alcune specie, un tragitto lungo anche più di 100 metri, mentre l’altro sistema (il floema) trasporta zucchero e altri prodotti della fotosintesi dalle parti verdi alle cellule non fotosintetiche della pianta.

Con lo sviluppo di radici, foglie e sistemi efficienti di conduzione, le piante hanno risolto i due principali problemi che gli organismi vegetali pluricellulari comparsi sulla terraferma hanno dovuto affrontare, ossia quello di avere una sufficiente disponibilità d’acqua e di nutrimento, e quello di distribuire queste sostanze a tutte le cellule dell’organismo.

Un’altra innovazione che riguarda le piante vascolari è il seme (figura 8), una struttura complessa costituita essenzialmente dall’embrione della nuova pianta e da un rivestimento esterno, il tegumento del seme; il tegumento non solo protegge l’embrione, ma gli consente anche di rimanere, talvolta per moltissimi anni, in una specie di stato di letargo, detto quiescenza, fino a che le condizioni ambientali non siano favorevoli alla germinazione. I primi semi conosciuti si sono fossilizzati all’interno dei depositi del tardo Devoniano, circa 360 milioni di anni fa.