猫的演化可以追溯至新生代第三纪古新世演化出的肉齿类,肉齿类动物为所有现代食肉目动物的共同演化祖先。
肉齿类动物躯体长、四肢短、足有爪、有44颗牙、大脑不发达。在始新世时,肉齿类衰弱,取而代之的物种是较进化物种小古猫。
小古猫是现代所有陆栖食肉动物的演化祖先,栖息在森林中,大脑比肉齿类发达,捕食效率高。
渐新世时期,古老食肉动物分支成类似现代食肉动物的样貌,如恐齿猫类。恐齿猫体态貌似于灵猫和猫,四肢和尾巴长,利用脚掌着地行走(现代猫类用脚趾着地行走)。
中新世时发展出类猫科动物类群(Pseudaelurus),类猫科动物的体态已非常像猫,也开始用脚趾着地行走,牙齿的排列也与现代猫类相同。
上新世时,类猫科动物类群进化成卢那猫类(Felis lunensis),为真正的现代猫科动物,无论大小、体态皆与现代猫类相同。现代猫科动物则是在更新世演化而来。