Si suppone che gli acipenseriformi siano strettamente imparentati con alcuni pesci predatori risalenti al Triassico, come Birgeria. I primi fossili attribuiti a quest'ordine risalgono sempre al Triassico (circa 220 milioni di anni fa), con il genere Errolichthys del Madagascar e dell'Europa. Nella parte iniziale del Giurassico (circa 200 - 180 milioni di anni fa) è nota la famiglia dei condrosteidi (Chondrosteidae), con forme quali Chondrosteus, Strongylosteus e Gyrosteus, alcune delle quali potevano oltrepassare i 5 metri di lunghezza. All'inizio del Cretaceo (circa 120 milioni di anni fa) si svilupparono altre forme come i peipiaosteidi, lunghi circa un metro e dal cranio corto. Le origini delle forme attuali vanno ricercate nel corso del Cretaceo: nel Cretaceo inferiore (circa 120 milioni di anni fa) in Cina è noto il più antico pesce spatola, Protopsephurus, mentre in Nordamerica nel Cretaceo superiore si svilupparono i primi storioni (Priscosturion). Nel corso del Cenozoico sopravvissero solo storioni e pesci spatola (come Crossopholis dell'Eocene).