最早的貓科動物是生活於5500萬年前的原貓。動物學家認為，現代家貓可能是由野貓逐漸進化而來。野貓為了捕鼠而在人類家宅出沒，這對人類來說，正是求之不得的事，自然不會趕它。由於在人類的居所中捕食，貓就漸漸地變得不怕人。有時小貓會產在家宅中，從小和人類一塊生活，兩者便更加親近。

科學家相信，最早養貓的人可能是埃及人。埃及人甚至以貓為神，其尊崇的女神巴司特即為貓頭人身。不但如此，古埃及時期如果有人打了貓，就要受罰，殺了貓則需抵命；貓死後，常製成木乃伊，葬在貓冢；貓冢內通常還有陪葬的老鼠木乃伊和一小碟牛奶，科學家已發現不少類似的貓冢。法國考古學家的一項最新發現顯示，早在9500年前，可愛的貓咪已經成為人類鍾愛的寵物，這比動物學家原先預計的要早得多。

貓科動物起源於類似獵貓類的原始型別，獵貓類形態和性類似如今的貓科動物而較原始，以前作為貓科動物的一個亞科，如今則多作為獨立的獵貓科Nimravidae 。

獵貓科佔據和貓科類似的生態地位，比較多樣化，多數犬齒比較發達，其中有些成員如始劍虎Eusmilus 等發展出了類似劍齒虎的發達的上犬齒，是當時厚皮動物的主要捕食者。

真正的貓科誕生後向著兩個方向發展，一支上犬齒逐漸延長，另一支犬齒趨於變小而身體比較靈活。上犬齒逐漸延長的這一支被歸入劍齒虎亞科Machairodontinae ，其中以晚期的劍齒虎 Smilodon 為代表。劍齒虎大概是所有史前哺乳動物中最引人注目的，體型巨大，上犬齒特別發達，可能以厚皮動物為食，並隨著厚皮動物的減少而消失。