自然界不仅是客观存在着，而且是在不停地生成和消逝着。地球上的自然带一旦产生，便不断发展，沿地表移动，改变自己的位置和内容。地质时代海陆分布的变化，直接影响气候的变迁；而气候的冷暖交替，必然引起自然带的变化和发展。可见自然带的演变是整个地理环境综合演化的过程，它与无机自然界的演化和生物界的演化有着密切的联系。世界自然带的形成和演变，反映整个地理环境无机自然界与有机自然界的辩证统一。由于地球的内部作用产生的地壳构造运动，导致无机自然界的发展演化具有阶段性，由于生物的变异受生存环境条件制约，无机界的发展既具有阶段性，有机界的发展也具有相应的阶段性的变化。地理环境无机界和有机界的发展演化阶段有其统一的一面，地质时期的划分，首先就反映出生物界的演化。世界自然带的演变，在地球上出现生物以来，就与生物的演化有着密切的联系，生物界的特征就成为自然带的一个重要标志。
前寒武纪，由于生物界还处于低级发展阶段，它的分异还不显著，因此当时地球上虽然有各种不同的自然条件，但陆地上还没有生物，海洋生物界也比较单一。到泥盆纪，植物界才实现从水生到陆生的飞跃，大地开始披上绿装。石炭纪-二叠纪的植被，已具有极其清晰的分带性。石炭纪是地壳运动很活跃的时代，不少地区在这时形成山系和高地，因而气候的分异现象也非常显著。晚石炭世就出现了三个比较明显的植物带：1）热带植物带，从西欧向西到美洲东部，向东经东欧、中亚到中国和印度尼西亚的苏门答腊一带，以高大的有节类和石松类为主，树高叶阔，已形成有高达30m左右的茂密森林。2）通古斯植物带或安加拉植物带，包括中亚北部和西伯利亚，以草本的蕨类和种子蕨为主，木本植物有显著的年轮，代表北部温带植物区。3）冈瓦纳植物带，以冈瓦纳大陆为中心，是南部植物带，与北温带植物群十分相似，由舌羊齿植物群组成，可能代表温凉气候下的植物组合。
中生代中期是地形趋向准平原化的时期，侏罗纪主要的植被从日本群岛到不列颠群岛，从新西伯利亚群岛到南非和澳大利亚这一广大空间，分布的是比较单调的裸子植物。中生代中期，现在的西伯利亚、远东和日本的气候是温和湿润的，形成以银杏为主的北温带林，它向北分布到北极诸岛，如斯匹次卑尔根地区。以松柏类为主，松柏类与蕨类共生，是温带松柏林面貌。在温带林以南纬度较低的地区，如南欧、亚洲中南部及东南部，都以苏铁类为主，而以苏铁类与蕨类共生为特点，松柏、银杏则占较小比例，这反映出热带或亚热带的生长环境。
早第三纪是第四纪大冰期前的温暖时期，当时气候比较温润，亚洲大陆大约从北纬40°以北直到北冰洋岸都是温带气候，以南则为热带和亚热带气候；欧洲的温带气候也一直向北伸展到北冰洋的斯匹次卑尔根群岛，而欧洲大部分则具有热带和亚热带气候。目前是大陆冰川一部分的格陵兰岛的北部边缘，在2500万年前，也曾生长过红杉和葡萄。第三纪植物的分布有明显的分带现象，在西欧、东欧南部，亚洲东南部以及美洲中南部墨西哥湾一带，植物群以热带、亚热带的常绿林为主，生长有橡林、棕榈林、红杉、紫杉、蕨类、竹类等。在北极地区、北欧和北美、北亚地区，植物群则以落叶林为主，其中主要成分是山毛榉、白桦、白杨、赤杨等，这个宽阔地带，属于温带的温凉性气候。到晚第三纪，随着山脉的隆起，气候有变干冷的趋势，北部的温带林逐渐向南扩展，在热带植物区中逐渐出现了温带的植物成分，热带林的北界逐渐向南退缩，介于热带和温带之间原来表现很微弱的干燥带，有明显扩大，开始形成了荒漠带、半荒漠带、草原带和森林草原带。
第四纪新构造运动强烈，大陆面积扩大，地表高低差异非常显著；气候变冷，出现了大冰期。随着冰川的多次进退，高纬地区植物群也多次进退，愈近北极地区，植物区系愈分歧，愈年轻；但在很少受到冰川作用影响的地区（如兴都库什山脉、喜马拉雅山脉和南岭以南的亚洲部分）则属具有多种植物的古热带区，而保留着许多晚第三纪的植物特色，银杏、水杉等就是保存下来的古老植物的“活化石”。木本植物减少和草本植物增加，也是大冰期里植被发展的一个特征，例如中亚、南欧，第四纪以来，草原进一步扩大，占领了原来在第三纪曾经是森林的地方。今日亚寒带针叶林带以及北极地区最年轻的苔原植被，也都是在第四纪后半期才形成的。也有人根据沙漠地区的植物孢子花粉分析，C14的鉴定，以及对古沙丘的研究，认为由于第四纪时期气候上有几次干湿交替的变化，在第四纪后期的干旱阶段才形成了沙漠。
总之，从发展演化的观点来看，现在的自然带是在白垩纪一新生代植被分布的基础上继续下来的，不同的自然带经历了不同的变动。
1. 赤道带和热带植物带 这里有保留到现代的第三纪植物群，地球上其他类型的植被，没有一个拥有种类这样丰富和这样大量的植被，这个特点能够说明它们的发展没有受到象在温带和北极地区植物群所遭受的那些变动，赤道带的红土风化壳也和热带森林一起，是古代自然环境的发展变化的继续。
2. 亚热带植物带（地中海区植被）从上白垩纪以来，这个植物带变化比较大，现代地中海植物群主要由潮湿热带森林植物群经旱生化和温带植物群种类的加入以及它们对新条件的适应等作用而形成的。
3. 北半球温带草原和沙漠带 晚白垩世在本带的平原区和山地区生长着森林，到渐新世中期才开始向较干燥气候条件转化，至中新世末期草原和森林草原区才广泛地散布开来。第三纪是沙漠和草原在亚欧大陆亚热带和温带平原上发展和散布的时期，从第三纪一直到第四纪，亚洲中部、西南亚和南欧的广大林区发生了大规模的草原化作用。
4. 温带林中的阔叶林亚带 这些森林在晚白垩世和第三纪的分布比现代广阔，它们在一定程度上占有了现代温带草原和沙漠的地盘以及相当广阔的北极区域。第三纪森林在大陆气候变干和变冷的影响下发生了分化，当北极和西伯利亚分布着落叶林的时候，在西欧和乌克兰还生长着热带或亚热带林。在早第三纪时，落叶植被和常绿植被的分布以从英国南部到哈萨克斯坦北部（谢列克蒂湖）一线为界，就是说，随着远离大西洋的程度常绿林带逐渐收缩了，根据这条分界线的位置，可以看到落叶林（土尔盖林）和常绿林（波尔塔瓦林）首先是一种分带性的现象，落叶林比较接近于西伯利亚大陆地区，常绿林比较接近于大西洋。落叶林的扩展标志着亚欧大陆的森林景观向现代面貌的转变。在第三纪后半期从土尔盖林分化出针叶林亚带，形成了亚欧大陆森林带的北方亚带。
5. 温带森林中的针叶林亚带或亚寒带针叶林带 这大约是从中新世或上新世才开始在西伯利亚平原上发展起来的，是一个十分年轻的森林亚带，但在西伯利亚南部的山区，亚寒带针叶林要古老得多，它是从山区蔓延到平原上的，在萨彦岭和阿尔泰山区亚寒带暗针叶林的某些树种，甚至从侏罗纪就已开始生长着了。亚寒带针叶林向平原的扩展，无疑是由于第三纪末期气候普遍变冷之故。
6.苔原带 在整个第三纪，温带和极地纬度的植被由于受到气候变冷和变干的影响而继续发生分化，苔原植物群在第四纪才开始发育起来，苔原植物的化石见于第四纪地层中。苔原植被可能是晚白垩世和第三纪常绿植物群所发生的根本变化的最末一个环节，直到现代灌木林还保持着这种常绿的特性。在西伯利亚东北部山区，那里的森林因气候普遍变冷而最先停止生长，形成古老的苔原核心（原始北极植被）。由于这里在第四纪时有广大的地区没有被冰川覆盖，因而有助于苔原的发育，苔原继续在西伯利亚东北部的平原上发展，苔原植物群在第四纪冰期后，终于形成了环绕着北极地区的苔原带，这是地球上所有自然带中最年轻的一个。