大熊貓的歷史可謂源遠流長。迄今所發現的最古老大熊貓成員——始熊貓的化石出土于中國云南祿豐和元謀兩地，地質年代約為800萬年前中新世晚期。在長期嚴酷的生存競爭和自然選擇中，和它們同時代的很多動物都已滅絕，但大熊貓卻是強者，處于優勢，成為“活化石”保存到了今天。

　　大熊貓的祖先是始熊貓(Ailuaractos lufengensis)，大熊貓的標準中文名稱其實叫“貓熊”，意即“像貓一樣的熊”。這是一種由擬熊類演變而成的以食肉為主的最早的熊貓。始熊貓的主支則在中國的中部和南部繼續演化，其中一種在距今約300萬年的更新世初期出現，體形比熊貓小，從牙齒推斷它已進化成為兼食竹類的雜食獸，卵生熊類，此后這一主支向亞熱帶擴展，分布廣泛在華北、西北、華東、西南、華南以至越南和緬甸北部都發現了化石。在這一過程中，大熊貓適應了亞熱帶竹林生活，體型逐漸增大依賴竹子為生。在距今50-70萬年的更新世中、晚期是大熊貓的鼎盛時期。生活中的大熊貓的臼齒發達，爪子除了五趾外還有一個“拇指”。這個“拇指”其實是一節腕骨特化形成，學名叫做“橈側籽骨”，主要起握住竹子的作用。