Les Graptolites ont évolué rapidement et ont traversé plusieurs phases morphologiques au cours de leur histoire évolutive. Cela fait qu'ils sont considérés comme des fossiles stratigraphiques très importants pour la datation des roches sédimentaires et pour la reconstruction des environnements paléogéographiques.

La classe Graptolithina est traditionnellement divisée en plusieurs ordres, dont les principaux sont les Dendroidea, qui avaient une structure ramifiée et étaient souvent attachés à un substrat. (ils étaient plus communs au début du Paléozoïque), lesGraptoloidea, qui étaient était caractérisés par des formes plus simples et souvent non ramifiées (ils étaient plus abondants à la fin du Paléozoïque) et les Tuboidea qui  avaient une forme tubulaire et étaient souvent trouvés dans des environnements plus profonds.