大熊猫的祖先始熊猫最早出现在距今约800万年前的中新世时期，由一种拟熊类动物演化而来，而后始熊猫不断进化，最终在中国中南部的始熊猫进化成了我们今天所看到的大熊猫。

大熊猫的直系祖先始熊猫并不是杂食性动物，而是完全的食肉动物，但身体只有现代大熊猫一半大小，所以只能捕食一些小动物。

距今约200万年前在中国南部出现了小种大熊猫，通过研究发现小种大熊猫是杂食性动物，于是人们认为小种大熊猫是大熊猫进化过程中的过渡物种。

大熊猫被称为“活化石”，与猛犸象，剑齿虎等已灭绝的动物同时期，研究大熊猫进化史对研究地球演变有重要意义。