Zapis kopalny Ze względu na miękkie i drobne ciała skamieniałości kielichowatych są odnajdywane bardzo rzadko. Początkowo za najstarsze szczątki kielichowatych uznano odnalezionego w łupkach z Burgess i opisanego w 1977 roku przez Simona Conwaya Morrisa Dinomischus. Żył on w kambrze, około 505 milionów lat temu. Miał ciało podzielone na kielich z okółkiem i trzonek. Jednak w 1992 roku J.A. Todd i P.D. Taylor uznali, że Dinomischus nie należał do kielichowatych, z uwagi na sztywne i niezaokrąglone czułki.
Za najstarszych poznanych niewątpliwych przedstawicieli kielichowatych uważa się skamieniałości Barentsia z jury późnej opisane w 1992 roku. Przypominały one współczesnego Barentsia matsushimana i żyły kolonijnie na muszlach Deltoideum.