Silmät näkyvät fossiilisessa tietueessa noin 540 miljoonaa vuotta sitten, kambrian ajan kynnyksellä. Joissakin paleontologiaa koskevissa televisio -ohjelmissa silmän kehitys mainitaan syyksi kambriumin räjähdykseen, eläinelämän nopeaan monipuolistumiseen kambriumin aikana, mutta tämä on vain spekulaatiota. Lukuisia organismeja, joilla on silmiä, esiintyy kambrian fossiilisissa vuoteissa, mukaan lukien trilobiitit, conodontit ja suuri katkarapumainen saalistaja Anomalocaris.
Jossain vaiheessa luultiin, että silmät luultavasti kehittyivät valolle herkistä soluista vähintään viidessä eri evoluutiolinjassa, mutta uudemmat havainnot ovat asettaneet tämän kyseenalaiseksi, mikä viittaa voimakkaasti siihen, että kaikki silmät eliöt ovat peräisin yhteisestä esi-isästä. Tietenkin jotkut organismit, kuten tietyt luolieläimet, ovat polveutuneet silmätön organismeista, mutta ovat menettäneet silmänsä tai niillä on vain eteiset silmät. Kaikki silmät eläimet käyttävät samantyyppisiä proteiineja, nimeltään opsiineja, näkemiseen. On edelleen mahdollista, että nämä proteiinit kehittyivät itsenäisesti eri linjoissa.
Kreationistit mainitsevat toisinaan silmät esimerkkinä uruista, jotka ovat liian monimutkaisia kehittyäkseen asteittain, ja niiden on oltava suunnittelijan luomia. Paleontologit ovat kuitenkin sittemmin osoittaneet, kuinka silmä olisi voinut kehittyä vähitellen nöyrästä alkuperästä. Yksinkertaisia silmän kaltaisia elimiä löytyy organismeista, kuten planarians ja lukuisista yksisoluisista organismeista, mukaan lukien euglena, jossa on valoherkkä laastari.
Silmän evoluution vaiheet olivat suunnilleen seuraavat:
1) Valoherkkien solujen alue.
2) Valoherkät solut masentuneella alueella, mikä mahdollistaa suuntaherkkyyden.
3) pallomainen vedellä täytetty kammio, jossa on reikä, joka tunnetaan myös nimellä pinhole eye, joka löytyy nautiluksesta.
4) Läpinäkyvä huumori täyttää kammion, joka suljetaan sitten ulkopuolelta.
5) Linssin ja sarveiskalvon selvä kehitys.
6) Iiriksen ja hienostuneemman linssin ja sarveiskalvon kehittäminen.
Silmä on yksi vanhimmista evoluutiokehityksistä, ja se syntyi ennen monien nykyaikaisten phylan kehitystä. Silmä kehittyi hyvin kauan ensimmäisten kuorien jälkeen, toinen hyvin yksinkertainen sopeutuminen.