猫科动物（Felidae）：分为3亚科，猎豹亚科、猫亚科、豹亚科。共有14属38种。体型中、大，躯体均匀，四肢中长，趾行性。头大而圆，吻部较短，视、听、嗅觉均很发达。犬齿及裂齿极发达；上裂齿具三齿尖，下裂齿具2齿尖；臼齿较退化，齿冠直径小于外侧门齿高度。皮毛柔软，常具显著花纹。前足5趾，后足4趾；爪锋利，可伸缩（猎豹属爪不能完全缩回）。尾一般较发达。
猎豹亚科爪不能伸缩，似犬科，区别于其他猫科动物。仅1属1种；猫亚科动物爪能伸缩，体型一般较小，不发出吼声，共有10属；豹亚科爪能伸缩，一般体型较大，能发出吼声。有3属。
猫科动物多数善攀缘及跳跃。大多喜独居。肉食，常以伏击方式捕杀其他温血动物。分布于欧亚大陆 、非洲、美洲的寒带到热带地区，由野猫（Felis silvestris）驯化来的家猫（F.s.catus）已被人为带到全世界，很多成为当地入侵物种。
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 。
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猎猫科占据和猫科类似的生态地位，比较多样化，多数犬齿比较发达，其中有些成员如始剑虎Eusmilus 等发展出了类似剑齿虎的发达的上犬齿，是当时厚皮动物的主要捕食者。
真正的猫科诞生后向着两个方向发展，一支上犬齿逐渐延长，另一支犬齿趋于变小而身体比较灵活。上犬齿逐渐延长的这一支被归入剑齿虎亚科（Machairodontinae），其中以晚期的剑齿虎（Smilodon）为代表。剑齿虎大概是所有史前哺乳动物中最引人注目的，体型巨大，上犬齿特别发达，可能以厚皮动物为食，并随着厚皮动物的减少而消失。
已知的36种猫科动物，它们都源自一千八百万年前的一个共同的祖先。这些物种源自于亚洲，且经由陆桥散布至各洲去。
根据发表在《科学》上，由美国国家癌症研究所的Warren Johnson和Stephen O'Brien对粒线体基因和细胞核基因所做的研究，确定了猫的祖先在利用白令陆桥和巴拿马地峡做了至少10次洲至洲的迁徙（双向）之间，演化出了八个主要的世系。
其中，豹属是最古老的，而猫属则是最年轻的。它们估计大约百分之六十的现存物种是在最近的一百万年内演化出来的。大多数的猫科动物有18或19个染色体倍性。新世界（中南美）中的猫有18个染色体倍性，这可能是导因于两个较小的染色体结合成了一个较大的染色体之故。在此发现之前，生物学家大多不能由化石的记录中建立出猫的分类树，因为不同物种的化石看起来都很相似，主要是尺度上的不同。
在已经认可的36种猫科动物中，老虎与狮子，豹子和美洲虎最密切相关。这些大猫从一个与现代豹子或美洲虎类似的共同祖先演变而来，生活在500多万年前。在中亚、中国、西伯利亚、日本以及印度尼西亚的苏门答腊岛和爪哇岛发现的化石被清楚地识别为老虎约有二百万年龄。
狮子和猎豹仅在非洲和亚洲的野外发现。在北非，阿拉伯半岛和亚洲西南部的热带草原和灌木林中发现了野猫。美洲狮和猞猁的领土从加拿大育空地区延伸到南美洲和亚洲部分地区。它们被命名为它们居住的领土，即落基山脉的美洲狮被称为山狮，但在佛罗里达州，它们将被称为佛罗里达豹。
陆地上最凶猛的动物一一虎、豹、狮，和人们家里养的猫，原是同族兄弟。在动物学分类中统称为猫科动物，不过猫算是最小的，而狮子要算是最大的。它们在适应生存方面，则各有特点：老虎会泅水，狮子则不会泅水，豹除了会泅水之外，还会爬树，动作敏捷，不逊猿猴。它们都以食肉为主，摄食对象没有大的差别。
