大熊猫的祖先是始熊猫，大熊猫的标准中文名称其实叫猫熊，意即像猫一样的熊。

这是一种由拟熊类演变而成的以食肉为主的最早的熊猫。始熊猫的主支则在中国的中部和南部继续演化，其中一种在距今约300万年的更新世初期出现，体形比熊猫小，从牙齿推断它已进化成为兼食竹类的杂食兽，卵生熊类，此后这一主支向亚热带扩展，分布广泛在华北、西北、华东、西南、华南以至越南和缅甸北部都发现了化石。

在这一过程中，大熊猫适应了亚热带竹林生活，体型逐渐增大依赖竹子为生。在距今50至70万年的更新世中、晚期是大熊猫的鼎盛时期。生活中的大熊猫的臼齿发达，爪子除了五趾外还有一个拇指。这个拇指其实是一节腕骨特化形成，学名叫做桡侧籽骨，主要起握住竹子的作用。