大熊貓的祖先是始熊貓（Ailuaractos lufengensis），這是一種由擬熊類演變而成的以食肉 始熊貓為主的最早的熊貓。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，體形比現在的熊貓小，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充套件，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50-70萬年的更新世中、晚期是大熊貓的鼎盛時期。現在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。秦嶺大熊貓已被認定為是大熊貓的一個亞種。據已發現的化石研究分析，早在800萬年前的晚中新世，中國雲南祿豐等地的熱帶潮溼森林的邊緣，就生活著大熊貓的祖先――始熊貓（ailuaractos lufengensis），這是一種由擬熊類演變而成的以食肉為主的最早的熊貓，個體猶如一隻較肥胖的狐狸。距今400萬年前的被稱為“始熊貓”的化石是在雲南元謀發現的。地質時代屬上新世末〔23〕。如果“始熊貓”被認為是中國大地上的第一隻大熊貓，則大熊貓比中國土地上人類出現還要早。由始熊貓演化的一個旁支叫葛氏郊熊貓（agriarcros goaci），分佈於歐洲的匈牙利和法國等地的潮溼森林，在中新世末期即滅絕。而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，體型只有現生大熊貓的一半大，像一隻胖胖的狗，其化石被定名為大熊貓的小種（ailuropoda micrta）。從大熊貓小種的化石牙齒推測，它已進化成為兼食竹類的雜食獸。這些小型大熊貓又經歷了約200萬年，開始向亞熱帶潮溼森林延伸，並取代始熊貓廣泛分佈於雲南、廣西和四川。以後大熊貓進一步適應亞熱帶竹林生活，體型逐漸增大，距今50~70萬年的更新世中、晚期，是大熊貓的鼎盛時期，化石大熊貓武陵山亞種（ailuropoda milanoleuca wulishansis）的體型僅比現生大熊貓小約1／8。到更新世晚期，化石大熊貓巴氏亞種（ailuropoda milanoleuea daconi）的體型又普遍的比現生大熊貓大約1／8，而且依賴竹子為生。 在整個更新世，化石亞種大熊貓分佈相當廣泛，幾乎遍佈中國東部和南部，北至北京周口店，南至臺灣島及緬甸、越南、泰國北部。當時的大熊貓與劍齒虎、劍齒象以及北京猿人、南方猿人一起生活，構成典型的更新世大熊貓――劍齒象動物化石群。就在更新世中晚期，秦嶺及其以南山脈出現大面積冰川等自然環境的劇烈變化，特別是在距今約1萬8千年前的第四紀冰期之後，大熊貓――劍齒象動物群衰落，大部分動物滅絕，僅留下無數化石表明它們曾經存在。北方的大熊貓絕跡，南方的大熊貓分佈區也驟然縮小，進入歷史的衰退期。大約在中新世晚期距今約8~9百萬年時，始熊貓開始在地球上出現。隨後，在更新世早期，開始出現大熊貓小種，其化石發現於廣西柳城、廣東羅定、四川巫山縣、陝西洋縣和雲南元謀等地。到了更新世中晚期，大熊貓發展到全盛時期，大熊貓巴氏亞種出現，並廣泛分佈於我國西南、華南、華中、華北和西北十六個省市――北京周口店、陝西、山西、河南、安徽、浙江、江西、福建、臺灣、廣東、廣西、湖南、湖北、貴州、四川、雲南以及國外越南和緬甸北部。 在動物進化史上，大熊貓是佼佼者，在生存競爭中，大熊貓是成功者。