Sienet ja eläimet ovat toisilleen läheisempää sukua kuin millekään muulle eliöryhmälle. Se merkitsee, että kummallakin ryhmällä on yhteinen kantamuoto. Sen jäljille on päästy DNA-molekyylin tutkimuksen avulla, johon perustuu molekyylisystematiikka.
Sekä molekyylisystematiikka että paleontologia (muinaiseliötiede) tarjoavat joitakin aavistuksia sienten varhaisesta evoluutiosta, niiden fylogenetiikasta. Sen mukaan näyttää siltä, että sienet polveutuvat siimallisesta kantamuodosta. Nykysienten enemmistöllä ei ole elinkierrossaan siimallisia vaiheita, mutta sienikunnan varhaisimmilla kehityslinjoilla, ns. kytridiomykeeteillä, on. Lisäksi suurimmalla osalla niistä yksisoluisista, joilla on sama kantamuoto kuin sienillä ja eläimillä, on siimat.
Sienet tunnetaan parhaiten maalla elävinä eliöinä. Niiden evoluutio kuivalla maalla lienee alkanut jo ennen kasvien maalle nousua, mikä tapahtui noin 470 miljoonaa vuotta sitten. Sienet lienevät muodostaneet kosteilla pinnoilla kasvustoja yhdessä sinibakteerien, erilaisten levien ja toisten heterotrofisten eliöiden kanssa. Sienet pystyvät sulattamaan ravintonsa solunulkoisesti, mikä sopii hyvin ravinnonhankintatavaksi ilman varsinaisia kasveja.
Kasvit ja sienet ovat hakeutuneet symbioosiin jo hyvin varhaisessa vaiheessa maakasvien ilmestyttyä. Niiden fossiileista on löytynyt solujen sisään tunkeutuneita sienirihmoja, jotka muistuttavat nykyisten kasvien arbuskuleiksi nimitettyjä sienijuurimuodostumia (esim. Aglaophyton). Tällaisen symbioosin sieniosakas hankkii kasville ravinteita ja vettä ja saa kasvilta yhteyttämistuotteita, sokereita. Varhaiset maakasvit hyötyivät tästä, sillä ne olivat juurettomia.
