Hasta el momento no se han encontrado fósiles de avestruz en China, y muy pocos en otras partes del mundo. Hasta ahora, el primer registro fiable es del Eoceno, hace unos 60-40 millones de años, más antiguo que Velociraptor. Algunas personas también especulan que los avestruces aparecieron antes, tal vez en el Paleoceno, hace entre 70 y 60 millones de años, o incluso antes del Mesozoico tardío. Sin embargo, los datos existentes no pueden explicar completamente la evolución temprana de los avestruces en la Era Mesozoica, ni tampoco. ¿Pueden determinar qué ave fue su antepasado?
Al final del Período Cretácico de la Era Mesozoica, dominaban las plantas con flores y los grandes dinosaurios entre los animales estaban casi extintos. En esta época apareció un pájaro, posiblemente un antepasado del búho, encontrado en los sedimentos del Cretácico Superior de Rumania. Fue identificado como una especie de pelícano en 1913, pero un nuevo examen reciente ha demostrado que el espécimen fósil tenía muchas características de un ave carnívora. Si esta nueva idea es cierta, sería el ancestro más antiguo conocido de las aves avestruz.
Desde entonces se han descubierto fósiles de Proto-Búho en los estratos del Eoceno de América del Norte. Pertenecen a la familia de los Proto-Búho y existen 5 especies. En los estratos del Mioceno de Francia, hay especies de búhos, y en los estratos del Mioceno de Alemania, hay fósiles del género Búho cornudo. Se encontraron fósiles del género Uruna en los estratos del Eoceno superior o del Oligoceno inferior y del Mioceno en Francia. Los primeros fósiles del género Sanpeper también se encuentran en estratos del Mioceno en Alemania y América del Norte. Los primeros fósiles de búho chico se encontraron en Francia durante el Eoceno superior o el Oligoceno inferior.
En el Pleistoceno Cuaternario, hace 300-1000 años, el clima se enfrió significativamente y el mundo entró en una era de hielo. Sin embargo, el clima frío durante este período no cubrió completamente el globo, convirtiendo la tierra en una gran morrena. De hecho, muchas zonas no se ven afectadas por los glaciares, e incluso las zonas afectadas suelen ser frías y calientes. La cantidad de fósiles de aves aumentó significativamente durante esta era geológica. * * * Hay 46 especies de aves paseriformes en el mundo, y hay 40 especies de aves paseriformes, 10 de las cuales están extintas. Existen 6 especies de aves Urticaceae, 5 de las cuales están extintas, y la mayoría continúa hasta el día de hoy, lo que indica que las aves Urticaceae comenzaron a adaptarse a la radiación, se diferenciaron en una gran cantidad de especies diferentes y se extendieron por todo el mundo. Durante este período, la diversidad de los mamíferos modernos quedó bien establecida. En los pastizales y bosques emergentes hay muchos pequeños mamíferos nocturnos. Por ello, las aves avestruces que se alimentan de ellos se convirtieron paulatinamente en aves nocturnas.