Os primeiros gastrópodes eram exclusivamente marinhos. O primeiro do grupo apareceu no Alto Cambriano (Chippewaella, Strepsodiscus). No período Ordoviciano, os gastrópodes eram um grupo variado presente em alguns poucos habitats aquáticos. Comumente, os gastrópodes fósseis das rochas do início da era Paleozóica estão muito mal preservados para uma identificação precisa. Ainda assim, o gênero Siluriano Poleumita contém quinze espécies identificadas. Os gastrópodes fósseis são menos comuns durante a era Paleozóica do que os bivalves.
A maioria dos gastrópodes daquela época pertence a grupos primitivos. Alguns desses grupos ainda sobrevivem hoje. No período Carbonífero, muitas das formas vistas nos gastrópodes vivos podem ser correspondidas no registro fóssil. Apesar dessas semelhanças na aparência, a maioria dessas formas mais antigas não estão diretamente relacionadas às formas vivas. Foi durante a era mesozóica que os ancestrais de muitos dos gastrópodes vivos evoluíram. Um dos primeiros gastrópodes terrestres (terrestres) conhecidos é o Maturipupa que se encontra nas Medidas do Carvão do período Carbonífero na Europa. No caso do Bellerophon fóssil comum, de calcários carboníferos na Europa, não se sabe se é um gastrópode ou não.
Os parentes dos caracóis terrestres modernos são raros antes do período Cretáceo. O familiar Helix apareceu pela primeira vez nesse período.
Nas rochas da era mesozóica, os gastrópodes são mais comuns, pois os fósseis e sua casca é muitas vezes bem preservada. Seus fósseis ocorrem tanto em leitos de água doce quanto em ambientes marinhos. O Mármore Purbeck do período Jurássico e o Mármore Sussex do início do Cretáceo, que ocorrem ambos no sul da Inglaterra, são calcários que contêm os restos do caracol Viviparus do tanque.
As rochas da era Cainozóica têm nelas um número muito grande de fósseis gastrópodes. Muitos desses fósseis estão intimamente relacionados às formas de vida modernas. A diversidade dos gastrópodes aumentou acentuadamente no início desta era, juntamente com a dos bivalves.
Os gastrópodes são um dos grupos que registram as mudanças na fauna causadas pelo avanço e recuo das folhas de gelo durante a época do Pleistoceno.