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隼形目猛禽的化石最早发现于英国距今大约为7500万年前的始新世地层中，其后在美国的中新世和上新世的地层中也曾发掘出新兀鹫和古鹰的化石。此后，在南美洲的秘鲁和厄瓜多尔的更新世地层中，有美洲鹫和更多的鹰、隼类化石出土，同一时期在我国北京周口店山顶洞，也曾发现了一些鹰类的化石。
我国至今还没有发现过鴞形目鸟类的化石，世界其他地方发现的也不多。到目前为止第一个可靠的记录是距令大约为6000—4000万年的始新世，比隼形目猛禽更为古老。也有人推测鴞形目发生的时间比这还要早，可能是在距今7000—6000万年前的古新世，甚至更早到中生代的后期，但现有的资料还不能充分地说明中生代鴞形目鸟类的早期进化过程，也不能确定其祖先到底是哪一种鸟类。
在中生代白垩纪末期时，开花植物已经占统治地位，动物中的大型恐龙也将近灭绝，就在此时出现了可能是鴞形目祖先的一种鸟类，发现于罗马尼亚境内的上白垩纪淤积层中。它在1913年曾被鉴定为鹈鹕目的种类，但最近重新进行的研究结果表明，这个化石标本具有许多鴞形目鸟类的特征。如果这个新的见解可以成立，那么它就是目前已知的最早的鴞形目鸟类的祖先。
此后，在北美洲的始新世地层中，发现了原鴞的化石，归属于原鴞科，计有5种。在法国的中新世地层中发现有草鴞的种类，在德国的中新世地层中曾见有
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