大熊猫的历史渊远流长，它们自晚中新世起，经历了7-8百万年的沧桑。
它们的直系祖先是始熊猫，发现于云南禄丰和元谋，生活在晚中新世至上新世，炎热潮湿的森林里，与它们同时代的动物有森林古猿，而此时人类尚处于起源的初始阶段，演化出了小型大熊猫，其躯体略为现在的1/2大，发现于广西、四川、秸西、湖北、湖南、贵州、云南等地，与它们同时代的动物有猩猩、巨猿和斑狗鬣等动物。
到了中更新世，它们已处于鼎盛时期，其分布北起北京周囗店，南及江南广大地区直抵越南和缅甸的北部，构成每四纪剑齿象-大熊猫动物群，北京猿人也与它们生活于同一时期。
到了晚更新世，气候因素，原始农业的发展以及它们自身结构的缺陷和生活领域的狭窄，促使它们走向衰败期，分布范围逐渐缩小。
始熊猫已经有800万年的历史，距今200多万年前大熊猫小种（体型约为现今大熊猫的一半的古代动物）已经在地球上生活。60-70万年前，与现今大熊猫同种的大熊猫巴氏亚种出现。
