Sự tiến hóa và các họ hàng đã tuyệt chủng
Hơn 180 thành viên đã tuyệt chủng và ba phát xạ tiến hóa lớn của bộ Proboscidea đã được các nhà khoa học xác định. Các proboscid sớm nhất, ví dụ chi Eritherium và Phosphatherium thế Paleocene muộn, đánh dấu sự kiện phát xạ đầu tiên. Thế Eocene xuất hiện các chi Numidotherium, Moeritherium và Barytherium từ Châu Phi. Những con vật này tương đối nhỏ và sống dưới nước. Các chi như Phiomia và Palaeomastodon phát sinh sau này, sinh sống ở các khu rừng gỗ và rừng mở. Sự đa dạng của các proboscidean bị sụt giảm trong thế Oligocene. Một loài đáng chú ý của giai đoạn này là Eritreum melakeghebrekristosi từ vùng Sừng châu Phi, có lẽ là tổ tiên của nhiều loài sau này. Đợt đa dạng hóa thứ hai diễn ra vào đầu thế Miocene, với sự xuất hiện của các deinothere và mammutid.
Phát xạ tiến hóa thứ hai trong thế Miocene phái sinh các gomphothere, tổ tiên của chúng có lẽ là chi Eritreum và có nguồn gốc từ Châu Phi, bành trướng sang mọi châu lục trừ châu Úc và Nam Cực. Các thành viên của nhóm này bao gồm Gomphotherium và Platybelodon. Phát xạ tiến hóa thứ ba bắt đầu vào cuối thế Miocen và dẫn đến sự xuất hiện của những elephantid, dần dần thay thế các gomphothere. Loài Primelephas gomphotheroides của Châu Phi phái sinh các chi Loxodonta, Mammuthus và Elephas. Chi Loxodonta bắt đầu phân nhánh quanh ranh giới thế Miocene và Pliocene, còn hai chi Mammuthus và Elephas rẽ nhánh muộn hơn trong thế Pliocene sớm. Loxodonta ở lại Châu Phi còn Mammuthus và Elephas di cư sang đại lục Á-Âu, tới được tận Bắc Mỹ. Đồng thời, các stegodontid (một nhóm proboscidean khác có nguồn gốc từ gomphothere) lan rộng khắp châu Á, tới được Ấn Độ, Trung Quốc, Đông Nam Á và Nhật Bản. Các Mammutid tiếp tục tiến hóa thành các loài mới, chẳng hạn như voi răng mấu của Mỹ.
Khi thế Canh Tân bắt đầu, elephantid có tỷ lệ phân loài rất cao. Thời gian này xuất hiện loài Palaeoloxodon namadicus, động vật có vú trên cạn lớn nhất mọi thời đại. Loxodonta atlantica đã trở thành loài phổ biến nhất ở miền bắc và miền nam châu Phi nhưng bị thay thế bởi loài Elephas iolensis sau này. Chỉ khi Elephas tuyệt chủng địa phương ở Châu Phi, oxodonta mới trở nên thống trị một lần nữa, lần này dưới dạng các loài voi hiện còn sống. Voi đa dạng thành các loài mới ở châu Á, chẳng hạn như E. hysudricus và E. platycephus; là tổ tiên của voi châu Á hiện đại. Mammuthus tiến hóa thành một số loài, bao gồm voi ma mút lông xoắn nổi tiếng. Sự giao phối liên loài dường như khá phổ biến giữa các loài voi, trong một số trường hợp dẫn đến các loài có ba thành phần di truyền tổ tiên, chẳng hạn như Palaeoloxodon antiquus.[8] Vào cuối thế Canh Tân, hầu hết các loài proboscidean đã tuyệt chủng trong cuộc băng hà Đệ tứ giết chết 50% các chi có trọng lượng trên 5 kg toàn cầu.
Probscidean tiến hóa với xu hướng tăng kích thước, dẫn đến việc loài trong nhóm này cao tới 5 m. Cũng như các loài động vật lớn ăn cỏ khác, bao gồm khủng long chân thằn lằn đã tuyệt chủng, kích thước lớn của voi cho phép chúng sống sót trên thảm thực vật với giá trị dinh dưỡng thấp. Chi vận động của chúng dài ra, bàn chân thì dẹt lại nhưng rộng hơn. Chúng ban đầu đi băng cả bàn chân nhưng rồi tiến hóa thành đi bằng đầu ngón với các miếng đệm chân và xương vừng hỗ trợ. Các proboscid nguyên thủy phát triển hàm dưới dài hơn và mái sọ nhỏ hơn trong khi các loài tiến tiến hơn phát triển hàm dưới ngắn hơn, làm dịch chuyển trọng tâm của đầu. Hộp sọ ngày càng lớn trong khi cổ rút ngắn để nâng đỡ hộp sọ. Sự gia tăng kích thước dẫn đến sự phát triển và kéo dài của cái vòi di động cung cấp tầm với, đóng vai trò la tay của voi. Số lượng răng hàm, răng cửa và răng nanh giảm xuống. Răng má (răng hàm và răng tiền hàm) trở nên to hơn và chuyên biệt hơn, đặc biệt là sau khi voi bắt đầu chuyển từ ăn thực vật C3 sang C4, khiến chiều cao răng chúng gia tăng gấp ba lần cũng như sự nhân lên đáng kể của phiến mỏng sau khoảng năm triệu năm trước.
Trong một triệu năm gần đây, chúng mới quay trở lại chế độ ăn chủ yếu cây C3 và cây bụi. Đôi răng cửa thứ hai phía trên mọc thành ngà, có hình dạng khác nhau từ thẳng, cong (lên hoặc xuống), xoắn ốc, tùy thuộc vào từng loài. Một số proboscidean còn mọc ngà từ răng cửa dưới. Voi vẫn lưu giữ một số đặc điểm từ tổ tiên của chúng, như cấu tạo giải phẫu tai giữa chẳng hạn.
