通过化石研究得到最古老的真正猫科动物（始猫）生存在始新世的时期。在始新世时，它演化出了假猫。假猫被认为是现存的两个亚科和已灭绝的剑齿虎亚科的共同祖先。较以马刀齿猫为知的这一群动物于更新世后期开始灭绝，其包括了剑齿虎、短剑剑齿虎、恐猫和似剑齿虎。第一种的猫科动物出现在大约三千万年前的渐新世，人们更熟悉的家猫和人类开始有关连则是在千年之前。猫科动物起源于类似猎猫类的原始类型，猎猫类形态和性类似如今的猫科动物而较原始，以前作为猫科动物的一个亚科，如今则多作为独立的猎猫科Nimravidae 。