Les Brontotheriidae sont apparus à l'éocène il y a environ 50 millions d'années en Amérique du nord et en Asie de l'est. Ils disparurent pendant l'Oligocène il y a 28 millions d'années.
Quarante types de bronthothères sont répertoriés sur une période de quinze millions d'années. Ce qui d'un point de vue biologique est peu pour un ordre animal.
La tendance générale de leur évolution est l'augmentation de la taille et finalement l'apparition de « cornes » à l'extrémité du museau. Ces appendices étaient en fait des excroissances osseuses recouvertes d'une peau épaisse comme chez nos girafes actuelles et leur donnant l'apparence générale d'un rhinocéros.
Les fossiles découverts indiquent que ces protubérances étaient plus grandes chez les mâles que chez les femelles. Elles constituaient donc un caractère sexuel secondaire dont le rôle était de parader devant les femelles et d'intimider d'éventuels rivaux pendant la saison amoureuse.
Lorsque les brontothères atteignirent leur apogée avec l'énorme Brontotherium, leur milieu , la forêt, recula car le climat devint plus sec. La sélection s'opéra au profit d'anmaux de taille plus modeste capables de brouter. C'est ainsi qu'ils furent remplacés par les rhinocéros, semblant constituer un essai évolutif.