Oči se pojavijo v fosilnih zapisih pred približno 540 milijoni let, na zori kambrijskega obdobja. V nekaterih televizijskih oddajah o paleontologiji je razvoj očesa naveden kot vzrok za kambrijsko eksplozijo, hitro diverzifikacijo živalskega življenja v kambrijskem obdobju, vendar so to le špekulacije. V fosilnih ležiščih kambrija se pojavljajo številni organizmi z očmi, vključno s trilobiti, konodonti in velikim plenilcem, podobnim kozicam, Anomalocaris.
Na neki točki je veljalo, da so se oči verjetno razvile iz celic, občutljivih na svetlobo, v vsaj petih različnih evolucijskih linijah, vendar so novejše ugotovitve to postavile pod dvom, kar močno nakazuje, da vsi očesni organizmi izvirajo iz skupnega prednika. Seveda nekateri organizmi, kot so nekatere vrste jamske favne, izvirajo iz očesnih organizmov, vendar so izgubili oči ali imajo samo sledove. Vse oči z očmi uporabljajo isto vrsto beljakovin, imenovanih opsini, za vid. Še vedno obstaja možnost, da so se ti proteini razvili neodvisno v različnih rodovih.
Kreacionisti včasih navajajo oči kot primer organa, ki je preveč zapleten, da bi se postopoma razvijal, in ga je moral ustvariti oblikovalec. Vendar pa so paleontologi od takrat pokazali, kako bi se oko lahko postopoma razvilo iz skromnega izvora. Enostavne očesu podobne organe lahko najdemo v organizmih, kot so planarji in številni enocelični organizmi, vključno z evgleno, ki ima na svetlobo občutljivo obližo.
Koraki evolucije očesa so bili približno naslednji:
1) Območje fotoobčutljivih celic.
2) Fotosenzitivne celice v depresivnem območju, kar omogoča usmerjeno občutljivost.
3) Sferična z vodo napolnjena komora z luknjo, znano tudi kot pinhole eye, ki jo najdemo v nautilusu.
4) Prozoren humor napolni komoro, ki je nato zaprta od zunaj.
5) Različen razvoj leče in roženice.
6) Razvoj šarenice in bolj izpopolnjene leče in roženice.
Oko je eden najstarejših evolucijskih razvoja in se je pojavilo pred evolucijo mnogih sodobnih tipov. Oko se je razvilo kmalu po prvih školjkah, še ena zelo preprosta prilagoditev.