化石是判断植物起源年代最直接的证据,但至今没有发现茶树种群的化石,所以只能根据茶树种群在系统演化中的位置来判断茶树种群的起源时间和地点。根据植物学中Hutchinson、takhtajan和cronquist的分类系统,茶树种群的系统发育路径可能是被子植物-木兰-杜松-山茶科-山茶科-山茶-原生植物-山茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶-茶
被子植物化石在白垩纪(1.45-6.5亿年前)爆发。因此,大多数学者认为被子植物起源于白垩纪或晚侏罗世,其中木兰神户其他被子植物发育较早,是被子植物中较为原始的一个类群。值得一提的是,1992年,我国学者陶俊荣等人在吉林省延吉市早白垩世化石中发现了花蕊石化石。它具有现代木兰科几个属的特征,但各有不同,证明它是一个未分化的原始木兰科。这一发现早于美国D . l . Diecher(1979)和瑞典E M. Frith教授(1985)发表的白垩纪中晚期的花化石,被认为是目前世界上最早的花化石。据植物学家估计,更原始的山茶花出现在古近纪古新世至始新世之间,即6000万年至5000万年前,而山茶花大约出现在古近纪渐新世的3000万年至2000万年前。
为了证明一个地方是农作物的起源中心,植物学最重要的依据就是出土了农作物的化石,这个地方也是农作物物种的多样性中心,但是至今没有发现茶树的化石。而我国在云南景谷县发现了景谷植物群渐新世化石,有19科25属36种。其中,滇西南野生茶树最集中的景谷、临沧、沧源、澜沧、JD.COM、梁河、腾冲等地均有木兰属植物。木兰发现于中新世晚期(2000万年至2500万年前)。在《云南省西南部茶树种植与地质背景条件相关性研究》报道中,何昌祥认为生长在滇西南的野生茶树可能是由该地区三世纪的阔叶木兰通过中国木兰进化而来,茶树在第四纪更新世没有受到破坏性冰川活动的入侵而存活发展。