大熊貓的祖先是始熊貓，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，此後這一主支向亞熱帶擴展，分佈廣泛在華北、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至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髮達，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。
