真蕨类生长在二亿三千万年前，外貌与现代的一些真蕨相似。其种类数超过万种以上。真蕨类以孢子繁殖而又具有扁平大型羽状、掌状或单叶，不同于具小型叶的石松、楔叶、松叶蕨等其他蕨类植物。
植物体具有真正的根、茎、叶。多为草本，茎大多不发育，叶一般为大型羽状复叶，即叶片分裂为羽片，也有单叶者，由茎枝系统扁化，融合演化而来，多具叶柄。仍用孢子囊繁殖，发生于单个原始细胞。孢子囊壁仅由一层细胞组成，孢子囊大都有较发育的环带，并聚集成子囊群。出现于中泥盆世，石炭纪~中生代繁盛，新生代仍有一些新蕨类别。
真蕨类为草本、灌木或呈乔木状。除少数具乔木状的直立茎外，大都具横走的根状茎。多生于湿润而温暖的环境中，少数生于干旱的山坡或石缝中。化石中保存的多为其叶。叶的中脉羽状或掌状，侧脉二歧分叉或二歧合轴分叉1次至数次，也有不分叉的，开放或结成网状。孢子囊散生或聚成孢子囊群或聚合囊，生于叶背，原始的单生于轴的顶端，也可保存为化石。孢子囊壁由一层或多层细胞形成，有环带或无。环带为一列或一撮孢壁增厚的组织。孢子囊成熟时，因失水、收缩而将孢子囊撕裂以使孢子易于散发，其形态特征是分类的主要依据之一，因此对古植物学研究有特殊意义。
真蕨类最早出现于泥盆纪，石炭纪二叠纪（距今2.25～3.45亿年）时开始繁盛，至中生代时最繁盛。石炭二叠纪时，在数量上，仅次于石松纲、楔叶纲和种子蕨亚纲，中生代时虽次于裸子植物，但仍不失为当时最繁盛的类群之一。
真蕨类作为蕨类植物门中的一个纲，可分为4个亚纲：①原始蕨亚纲，枝系和叶的区别不很显著。出现于早泥盆世，在石炭纪比较繁盛，延续到二叠纪。内含原始蕨目；枝木蕨目；对叶蕨目。②厚囊蕨亚纲，孢子囊壁由数层细胞组成。内含：瓶尔小草目，化石少见，且多有疑问；观音座莲目，出现于石炭纪，延续至今。③薄囊蕨亚纲，孢子囊壁仅由一层细胞组成。内含：紫箕目，又称薇目，出现于石炭纪，延续至今；真蕨目，出现于石炭纪，至现代仍有；苹目，和槐叶苹目均出现于第三纪，延续到今天。④前裸子植物亚纲，具有次生木质部。出现于中泥盆世，延续到早石炭世。但本类植物的归属尚有不同意见（见前裸子植物）。作为真蕨植物纲前裸子植物亚纲，内含：戟枝木目，出现于中泥盆世至晚泥盆世；原始髓木目，出现于早石炭世；古羊齿目，出现于晚泥盆世至早石炭世，中石炭世偶见。
但是，秦仁昌（1978）将真蕨纲提升为真蕨亚门，将厚囊蕨和薄囊蕨两亚纲分别提升为厚囊蕨纲和薄囊蕨纲。并且将薄囊蕨中的紫萁目另立一新纲，称为原始薄囊蕨纲，而与上述两纲并列。还有人（T．N．泰勒，1981）将枝木蕨和对叶蕨两个目，提升为蕨类植物门中的两个纲，与真厥纲和 Rhacophytopsida纲并列。也有人将真蕨类提升为门。
真蕨纲起源于裸蕨目。原始蕨亚纲的原始蕨日，是一组细小的植物，最早出现于早泥盆世晚期。此目的代表属是原始蕨，枝木蕨也是一组细小的植物，枝扁化成叶状，茎具多体中柱，次生木质部环绕初生木质部。出现于中泥盆世到早石炭世。对叶蕨目植物很大，茎成对的二叉式分枝的叶子，孢子囊单个，顶生于叶尖上；亦有聚集成孢子囊群或聚合成合囊的。
厚囊蕨亚纲的观音座莲目，在晚石炭世到三叠纪都比较繁盛。茎化石多为辉木属，营养叶或不育叶多为栉羊齿型。生殖叶有星囊蕨、尖囊蕨、皱囊蕨、线囊蕨和蠕囊蕨等型的合囊或囊群。
薄囊蕨亚纲在二叠纪时，有紫萁科、海金砂科、里白科等。到中生代时，薄囊蕨十分繁荣。双扇蕨科、马通科、蚌壳蕨科和桫椤科在三叠纪和侏罗纪相继出现。到晚白垩世末期和古新世，苹科和槐叶苹目的槐叶苹科及满江红科也相继出现。
