A deinotherák őse és evolúciós kapcsolatai továbbra is homályosak. Úgy gondolják, hogy a fogak szerkezetében mutatkozó hasonlóságok miatt a barytherákkal állnak rokonságban. Egyértelműen nagyon korán elváltak a többi proboscideától. Az 1970-es években több kutató a Proboscidea-tól külön rendbe sorolta őket, de ezt a nézetet ma már nem követik.

A legrégebbi ismert deinothere a Chilgatherium harrisi a késő oligocénből. Fosszilis maradványait az etiópiai Chilga körzetben találták (innen a neve). Ez azt jelzi, hogy a többi proboscideához hasonlóan a deinotherák is Afrikában fejlődtek ki. A Chilgatherium meglehetősen kicsi volt, méretét tekintve körülbelül a nagy disznó és a kis víziló között volt félúton.

A korai miocénre a deinotheres egy kis elefánt méretére nőtt, és Eurázsiába vándorolt. Több faj is ismert, amelyek mind a Prodeinotherium nemzetségbe tartoznak.

A késő középső miocén során ezeket a szerényebb méretű proboscideákat Eurázsia-szerte sokkal nagyobb formák váltották fel. Európában a Prodeinotherium bavaricum a kora miocén MN 4-es emlősfauna-zónában jelent meg, de a középső miocénben hamarosan felváltotta a Deinotherium giganteum. Hasonlóképpen Ázsiában a Prodeinotherium a Bugti-hegység kora miocén rétegeiből ismert, és a középső miocén Chinji Formációban folytatódott, ahol a D. indicum váltotta fel.

Míg ezek a miocén Deinotheriumok széles körben elterjedtek és hatalmas elefántméretűvé fejlődtek, nem voltak olyan gyakoriak, mint a kortárs (de kisebb) Euelephantoidea. Ebből a korból származó fosszilis maradványok ismertek Franciaországból, Németországból, Görögországból, Máltáról, valamint Észak-Indiából és Pakisztánból. Ezek főként fogakból és koponyacsontokból állnak.

Az indricotheres kihalása után, a korai miocén végén a deinotheres voltak (és maradtak) a Földön járó legnagyobb állatok.

A késő miocén az óriás deinotheres virágkora volt. A D. giganteum gyakori volt a vallesi és turóleumi lelőhelyekről Európában. A Prodeinotheriumot, amely Afrika korai miocénjében meglehetősen jól volt képviselve, a késő miocén elején a D. bozasi követte. Ázsiában pedig a D. indicum a késő-miocén Dhok Pathan Formációban volt a leggyakoribb.

A törökországi Kayadibi lelőhelyről, a késő-miocén Sinap Formációból származó D. giganteum fosszilis fogai nagyobbak, mint a régebbi lelőhelyekről, mint Eppelsheim, Wissberg és Montredon, ami a faj tagjainak idővel növekvő méretére utal. Ezek voltak koruk legnagyobb állatai, amelyek hatalmas tömegükkel védve voltak mind a ragadozóktól, mind a rivális növényevőktől. A legnagyobb mamutok méretükben csak a pleisztocénben közelítették meg őket.

A miocén végével a deinothere szerencséje hanyatlott. A D. indicum körülbelül 7 millió évvel ezelőtt kihalt, valószínűleg ugyanaz a klímaváltozás okozta a kihalást, amely korábban a még hatalmasabb Indricotheriumot is kiirtotta. Míg Európában a D. giganteum, bár csökkenő egyedszámmal, egészen a pliocén közepéig fennmaradt; a legutóbbi példány Romániából származik.

Eredeti afrikai hazájában a Deinotherium a pliocén folyamán továbbra is virágzott, és számos olyan afrikai lelőhelyen kerültek elő fosszíliák, ahol hominidák maradványait is megtalálták.

A legutolsó deinothere faj, amely kihalt, a D. bozasi volt. A legfiatalabb ismert példányok a kenyai Kanjera-formációból származnak, körülbelül 1 millió évvel ezelőttről (korai pleisztocén). Egy ilyen sikeres és hosszú életű állat kihalásának okai nem ismertek, bár az afrikai megafauna kisszámú más faja is ekkor pusztult ki.