貓的始祖是與恐龍同時存在而又目睹恐龍滅絕的初期晡乳類動物,它們體型小、鼻子長，以昆蟲為食。后裔分為三支:一支至今看來仍像初期的晡乳類動物，如在古巴和海地發現的溝齒鼠，就是形似大象的長鼻子晡乳類動物;另一支演變成溫和的食草動物;第三支進化成以蟲和食草性同類動物為生的古肉齒類動物，它們是地球上最早的食肉晡乳類動物。
古肉齒類動物，身體長、四肢短，腳上有爪，在上下鄂有44顆強而有力的牙齒，其中有33顆日齒、3顆切齒、1顆犬齒和7顆磨齒。當時這些古肉齒類動物的大腦并不發達，捕獵時，效率呈不高，卻也能存活下來。
古肉齒類動物大量進化成更可怕的食肉動物，有的如獅子一般大。但是到了6000萬年前的始新世末期，大多數古肉齒類動物的分支逐漸衰落。到1200萬年前的上新世初期，它們已全都滅絕了。
但是，在古肉齒類動物滅絕之前，它的最早的成員之一——小古貓，已進化成最重要的動物。據研究報告顯示，現代所有陸棲食肉動物都起源于小古貓。這種動物體型小，居住在森林里,腦部比古肉齒類動物發達，有40顆牙齒,在它的臼齒中，有4顆形狀進化成特別適合撕肉的裂齒。由于食物來源稀少，動物之間存在著弱肉強食的競爭，捕食效率較高的小古貓在大自然的殘酷競爭中占據了優勢，從而加快了肉齒類動物的滅絕。
隨著時間的推移，小古貓又演化出許多動物，小熊貓類是最早的種類之一。它們外表似靈貓,同時又具有貓的特征。直到1200萬年前的上新世時期;開始出現極似真正貓科動物的動物，它們逐漸失去了靈貓的特征。這些動物中，有的犬齒變得相當大。劍齒虎和獅子可能就是由這類動物演變來的。這些動物遍布歐洲、、美洲,它們靠這種發達的牙齒獵食草食動物的尸體腐肉，或咬死如大象和犀牛這種厚皮動物為食。過了600萬年以后,在更新世初期，
世界各地已到處遍布貓科動物，例如分布在歐洲、森林中的獅子、山貓、巨型獵狗。在50萬年前的更新世中期和晚期，穴居獅子和豹子遍及整個歐洲，同時中國也發現了巨大的老虎，美洲虎更是遍布北美洲。在整個歐洲幾乎都能找到體型較小的貓科動物，如鬢貓和馬特里野貓。
更新世中期消失的馬特里野貓，很可能就是現代小野貓的直接袓先。現代小野貓的一支森林野貓，大約出現于距今60萬或90萬年前，并很快地遍布歐、亞、非三洲，并且發展成^洲野貓和沙漠貓。古生物學家認為，家貓的祖先是非洲野貓，還有人認為叢林貓也可能是家貓的祖先。但是從古埃及貓公墓里挖掘出來的貓頭顱來看，大多屬于非洲野貓型，只有少數為叢林貓型,這說明家貓是從非洲野貓馴化來的。
和其它馴養家畜一樣，不論哪一品種的家貓都是數千年來從野貓逐步馴化而來的。作為家養動物，貓的出現要比狗晚一些。狗在2萬～5萬年以前就已進入人類的生活了，而貓則在大約公元前3000年左右才姍姍進入人類生活，距今約有5000年的歷史。那時候古埃及、西亞古國等地就有了馴養的貓，尼羅河畔的古埃及和底比斯城中寺廟遺址的壁畫及書稿中均可找到家貓的蹤跡。
