Сравнительная анатомия растений начала развиваться позднее сравнительной морфологии (с развитием методов микроскопирования).
Собственно систематики сами очень редко занимались анатомическими исследованиями, в отличие от исследований сравнительно-морфологических, хотя и овладевали простейшими методиками, позволявшими им анализировать поперечные срезы корней, стеблей, черешков листьев, реже — древесин, плодов. Были, конечно, и исключения — Декандолль-отец, систематики крестоцветных — А. Хаек, Н. А. Буш, и особенно специалисты по зонтичным — В. Калестани, Б. М. Козо-Полянский и др. Значительно чаще систематики использовали данные, полученные при специальных исследованиях высококвалифицированных анатомов. При этом практические систематики довольно быстро убедились в том, что в большинстве случаев число существенных (особенно дифференциальных) анатомических признаков не столь велико, как внешне-морфологических. Это и понятно, ведь число основных тканей — очень ограничено, да и послойное их расположение у растений довольно строго упорядочено. Однако в ряде групп растений детальное изучение послойного расположения, а тем более специализированных изменений тканей и составляющих их клеток, анализ внутриклеточных включений (кристаллических, аморфных, в том числе запасных) дает довольно разнообразные признаки, характеризующие разные по рангу таксоны. При этом целый ряд специализированных тканей привносит в общую характеристику растений немало признаков, дополняющих внешнеморфологические признаки в таких структурах, которые морфологически менее разнообразны. Именно в этих случаях уже давно сформировались самостоятельные частные анатомические дисциплины анатомия древесин (ксилоанатомия), васкулярная анатомия (исследование проводящих пучков), карпоанатомия (исследование покровных структур плода). Позднее возникли самостоятельные направления исследований покровов семени, коры древесных растений, структурного разнообразия млечных сосудов и млечных клеток. Именно в этих разделах наиболее часто число анатомических признаков не только не уступает внешнеморфологическим характеристикам соответствующих структурных элементов (органов или частей органов) растений, но и существенно их превосходит. Немаловажно и то, что в ряде этих разделов разнообразие признаков не только классифицировано, но и теоретически обобщено (по собственным микроморфогенетическим данным).
Самостоятельным разделом микроморфологических исследований стал и стоматографический анализ (анализ устьичных комплексов клеток, сопровождающих их кутикулярных образований, в том числе перистоматических кольцевых образований). Он тоже дает немало интересных структурных признаков, часть из которых характеризует однородность таксонов разного ранга, а часть, напротив, — значительное разнообразие структур в одном естественном таксоне (вплоть до вида). И стоматографические, и ксилоанатомические, и карпоанатомические признаки в ряде случаев хорошо выражены и на ископаемых остатках растений разных геологических эпох, что позволяет интерпретировать их исторически.
Обычно считается, что анатомические признаки более консервативны, чем внешнеморфологические, т. е. общность анатомических признаков свойственна таксонам более высокого ранга (и, следовательно, большего возраста). Это относится, конечно, к таким признакам, которые в высокой степени обобщены (круговое или рассеянное расположение проводящих пучков стебля; гомоксильная древесина, замкнутое кольцо механической ткани в мерикарпиях ряда зонтичных и т. д.). Но множество анатомических признаков, напротив, показывают значительную подвинутость, они непостоянны даже у особей одного вида, причем не только признаки, определяющиеся, скажем, ростовыми процессами в условиях непостоянной изменяющейся косной среды (количественные характеристики строения тканей), но и признаки, очевидно, связанные с генетически обусловленной способностью мультивариантного роста и развития (например, наличие на одном листе растений сем. Amaranthaceae устьиц парацитного, аномоцитного и энциклоцитного типов).
Теоретическое обоснование фактов, полученных в сравнительно-анатомических исследованиях, довольно давно разделилось на два основных направления — экологической анатомии и эволюционной анатомии, в соответствии с двумя основными методами биологии в целом. Экологическая анатомия использует в основном структурно-функциональные, тесно связанные с физиологией растений подходы к объяснению приспособительных признаков. Эволюционная анатомия, к сожалению, лишь в малой степени опирается на собственные теоретические построения в отношении исторического преобразования структур, предпочитая объяснять его согласно с представлениями систематиков (в рамках той или иной системы). Но по объектам эта отрасль анатомии предпочитает обобщение данных по признакам, которые невозможно интерпретировать приспособлениями (к современным условиям среды по крайней мере). Особенно важно в этом случае то, что нередко анатомические признаки позволяют интерпретировать те или иные важные направления преобразований внешнеморфологических признаков (срастания, полимеризацию различных частей органов растений). Переход же на все более тонкое исследование анатомических структур в связи с развитием методов микроскопии — значительно теснее объединяет основу классической анатомии — гистологию — со стремительно развивающейся цитологией, позволяя все более полно объяснять микроструктурные особенности функционально, и, с другой стороны, с молекулярно-генетическими исследованиями, в которых возможно более основательно обосновать именно наследственную природу тех или иных структурных преобразований (как адаптивную, так и неадаптивную). Именно эти работы на новом уровне («ультра — структурные»), возможно, постепенно позволят преодолеть основной недостаток анатомической информации, интерпретация которой, в отличие от внешнеморфологической, значительно более сложна в связи с конвергентными изменениями относительно небольшого числа основных типов тканей.