L’ascendenza e le relazioni evolutive dei deinteri rimangono oscure. Si pensa che siano imparentati con i baritteri, a causa delle somiglianze nella struttura dei denti. Si sono chiaramente differenziati dal resto dei proboscidati in una data molto precoce. Negli anni ’70, diversi ricercatori li collocarono in un ordine separato dai Proboscidea, ma questa visione non è seguita al giorno d’oggi.

Il più antico deinotero conosciuto è Chilgatherium harrisi del tardo Oligocene. I suoi resti fossili sono stati trovati nel distretto di Chilga in Etiopia (da cui il nome). Questo indica che, come altri proboscidati, i deinteri si sono evoluti in Africa. Il Chilgatherium era abbastanza piccolo, circa a metà strada tra un grande maiale e un piccolo ippopotamo.

All’inizio del Miocene, i deinteri avevano raggiunto le dimensioni di un piccolo elefante ed erano migrati in Eurasia. Sono note diverse specie, tutte appartenenti al genere Prodeinotherium.

Durante il tardo Miocene medio, questi proboscidati di modeste dimensioni furono sostituiti da forme molto più grandi in tutta l’Eurasia. In Europa, Prodeinotherium bavaricum apparve nella zona faunistica dei mammiferi MN 4 del primo Miocene, ma fu presto sostituito da Deinotherium giganteum nel Miocene medio. Allo stesso modo in Asia, Prodeinotherium è noto dagli strati del primo Miocene nelle Bugti Hills, e continuò nel Miocene medio Chinji Formation, dove fu sostituito da D. indicum.

Mentre queste deinotrie del Miocene erano ampiamente disperse e si sono evolute fino a raggiungere dimensioni da elefante enorme, non erano così comuni come i contemporanei (ma più piccoli) Euelephantoidea. Resti fossili di quest’epoca sono noti in Francia, Germania, Grecia, Malta, India settentrionale e Pakistan. Questi consistono principalmente in denti e ossa del cranio.

Dopo l’estinzione degli indricoteri alla fine del primo Miocene, i deinoteri erano (e sono rimasti) i più grandi animali che camminano sulla Terra.

Il tardo Miocene fu il periodo d’oro dei deinoteri giganti. D. giganteum era comune nelle località Vallesiane e Turoliane in Europa. Prodeinotherium, che era ragionevolmente ben rappresentato nel primo Miocene dell’Africa, fu sostituito da D. bozasi all’inizio del tardo Miocene. E in Asia, D. indicum era più comune nella Formazione Dhok Pathan del tardo Miocene.

I denti fossili di D. giganteum, dalla Formazione Sinap del tardo Miocene nel sito turco di Kayadibi sono più grandi di quelli di località più antiche, come Eppelsheim, Wissberg e Montredon, indicando una tendenza all’aumento delle dimensioni dei membri della specie nel tempo. Questi erano gli animali più grandi del loro tempo, protetti sia dai predatori che dagli erbivori rivali in virtù della loro enorme mole. I mammut più grandi non si avvicinarono a loro per dimensioni fino al Pleistocene.

Con la fine del Miocene, la fortuna dei deinotteri diminuì. D. indicum si estinse circa 7 milioni di anni fa, forse spinto all’estinzione dallo stesso processo di cambiamento climatico che aveva precedentemente eliminato l’ancora più enorme Indricotherium. Mentre in Europa, D. giganteum continuò, anche se con numeri decrescenti, fino al Pliocene medio; l’esemplare più recente proviene dalla Romania.

Nella sua patria africana originale, Deinotherium continuò a prosperare per tutto il Pliocene, e fossili sono stati scoperti in molti dei siti africani dove sono stati trovati anche resti di ominidi.

L’ultima specie di deinoteri estinta fu D. bozasi. I più giovani esemplari conosciuti provengono dalla Formazione Kanjera, Kenya, circa 1 milione di anni fa (inizio Pleistocene). Le cause dell’estinzione di un animale così longevo e di successo non sono note, anche se un piccolo numero di altre specie di megafauna africana si estinse in questo periodo.