Los primeros indicios de la existencia de cianobacterias se remontan a 2.700 millones de años. Es incuestionable su papel clave en la acumulación de oxígeno en la atmósfera que tuvo lugar hace 2.500 millones de años, como resultado de la fotosíntesis oxigénica, y que supuso un cambio trascendental en las condiciones ecológicas para la vida en la Tierra. Las cianobacterias fueron los principales [[producción primaria|productores primarios]] de la biosfera durante al menos 1.500 millones de años, y lo siguen siendo en los océanos, aunque desde hace 300 millones de años han cobrado importancia distintos grupos de algas eucarióticas (las [[diatomeas]], los [[dinoflagelados]] y los [[haptófitos]] o [[cocolitofóridos]]). Siguen siendo los principales suministradores de nitrógeno para las cadenas tróficas de los mares.
La capacidad de usar el agua como donador de maicra kanzi[[electrones]] en la [[fotosíntesis]] evolucionó una sola vez en el antepasado común de todas las cianobacterias. Los datos geológicos indican que este fundamental evento tuvo lugar en un momento temprano de la historia de la Tierra, hace al menos 2.450-2.320 millones de años y probablemente mucho antes. Hay evidencias de que la vida existía hace 3.500 millones de años, pero la cuestión de cuándo evolucionó la fotosíntesis oxigénica sigue siendo motivo de debate e investigación. Se tienen claras evidencias que hace unos 2.000 millones existía ya una [[biota]] diversa de cianobacterias, que fueron los principales [[productores primarios]] durante el [[eón (geología)|eón]] [[Proterozoico]] (2.500-543 millones de años atrás), en parte porque la estructura [[redox]] de los [[océano]]s favoreció a los [[fotoautótrofos]] y la [[fijación del nitrógeno]]. Al final del Proterozoico, se les unieron las [[algas verdes]], pero no fue hasta el [[Mesozoico]] (251-65 millones de años) que la [[radiación adaptativa|radiación]] de los [[dinoflagelado]]s, [[cocolitoforales]] y [[diatomeas]] restaron parte del protagonismo a las cianobacterias. En la actualidad, las cianobacterias son aún claves en los [[ecosistemas marinos]] como productores primarios y como agentes fijadores de [[dinitrógeno|nitrógeno]].<ref name=flo>{{Cita libro |autor= Herrero, A. & Flores, E, (editores). |título= The Cyanobacteria: Molecular Biology, Genomics and Evolution |edición= 1st |editorial= Caister Academic Press |año= 2008 |url=http://www.horizonpress.com/cyan |id= [http://www.horizonpress.com/cyan ISBN 978-1-904455-15-8 ]}}</ref>
