[[Вкаменелост]]ите на двучерупчестите могат да се образуват, когато утайката, в която са погребани черупките, се втвърди в скала. Често впечатлението, направено от клапите, остава като вкаменелост, а не като клапи. По време на ранния [[ордовик]] се наблюдава голямо увеличение на разнообразието от двучерупчести видове и се развиват дизодонтните, хетеродонтните и таксодонтните зъбци. До ранния [[силур]] хрилете се приспособяват за хранене с филтър, а през [[девон]]ския и [[карбон]]ския период за първи път се появяват сифони, които с новоразвитото мускулесто краче позволяват на животните да се заровят дълбоко в седимента<ref>[https://web.archive.org/web/20110712024616/http://palaeo.gly.bris.ac.uk/Palaeofiles/Fossilgroups/Bivalvia/Fossilrecord.html First fossil].University of Bristol.</ref>.
До средата на [[Палеозой|палеозоя]], преди около 400 милиона години, брахиоподите са били сред най-разпространените филтриращи хранихраната индивиди в океана и са разпознати над 12 000 фосилни вида<ref>Brosius, L. (2008). "[https://web.archive.org/web/20080705173419/http://www.kgs.ku.edu/Extension/fossils/brachiopod.html Fossil Brachiopods]". GeoKansas. Kansas Geological Survey. </ref>. До [[Масово измиране перм – триас|пермско-триаското изчезванеизмиране]] напреди 250 милиона години, двучерупчестите са били подложени напретърпяват огромно разнообразие от радиацияеволюционни разклонения. Двучерупчестите бяхаса силно засегнати от това събитиеизмирането, но се възстановихавъзстановяват и процъфтявахапроцъфтяват по време на последвалия [[триас]]ки период. За разлика от тях брахиоподите са загубилизагубват 95% от видовото си разнообразие. Способността на някои двучерупчести да ровят и по този начин да избягват хищниците може да е била основен фактор за техния успех. Други нови адаптации в различниразличните семейства позволихапозволяват на видовете да заемат неизползвани преди това еволюционни ниши. Те включват увеличаване на относителната [[плаваемост]] в меки седименти чрез развитиеразвитието на шипове върху черупката, придобиване на способност за [[плуване]] и в няколко случая възприемане на хищнически навици.
Дълго време се смяташе, че двучерупчестите са по-добре приспособени към водния живот от брахиоподите, изпреварвайки ги и ги измествайки ги във второстепенни ниши в по-късните епохи. Тези два таксона се появяват в учебниците като пример за замяна чрез конкуренция. Доказателствата за това включват факта, че двучерупчестите се нуждаят от по-малко храна, за да съществуват, поради тяхната енергийно ефективна лигаментно-мускулна система за отваряне и затваряне на клапи. Всичко това обаче беше широко опровергано; изглежда по-скоро, че изпъкването на съвременните двучерупчести над брахиоподите изглежда се дължи на случайни несъответствия в отговорареакцията им на събития на[[масово изчезванеизмиране]]<ref>Gould, Stephen; Calloway, C. Bradford (1980). „Clams and brachiopods–ships that pass in the night“. Paleobiology. 6 (4): 383 – 396. doi:10.1017/S0094837300003572. JSTOR 2400538.</ref>.
