起源
始熊貓從已發現的化石表明，由始熊貓演化的一個旁枝叫葛氏郊熊貓（agriarcros goaci），分布於歐洲的匈牙利和法國等地的潮濕森林，在中新世末絕滅。始熊貓的主支則在中國的中部和南部繼續演化為大熊貓類,其中一種叫小型大熊貓，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，開始向亞熱帶潮濕森林延伸，並取代始熊貓廣泛分布於雲南、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，在更新世中期化石的大熊貓，包括武陵山亞種和巴氏亞種，其中武陵山亞種是小型大熊貓到巴氏亞種的過渡型，而以巴氏亞種在我國華南一帶分布最普遍，但現生種僅在青藏高原的東緣高山深谷中才殘存著，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。
大熊貓的系統演化關係：大約在2600萬年前的漸新世，它們從一個共同的古食肉類動物的祖先，分化成早期的似熊類和古烷熊類。在中新世晚期古烷熊類直接演化為現今美洲的似熊類。早期的似熊類動物，大約在1200萬年前的中新世晚期開始分化出始熊類、始熊貓類和早期的小熊貓類。另一旁支演化為半熊，並由它發展為橄熊。始熊類進步的一支在更新世時就已演化成為今天的真熊類，即熊科動物，包括現今兩個亞科：一個是延續至今的眼鏡熊，屬於眼鏡熊亞科；熊亞科則包括黑熊、棕熊、美洲黑熊、北極熊、灰熊和馬來熊等6種。早期的小熊貓，直接演化成現今小熊貓殘留下來。
始熊貓朝著特殊的生活領域演化為獨特的大熊貓科。它的旁支郊熊貓屬分布於歐洲，於中新世晚期絕滅，主支演化為大熊貓屬，其中僅大熊貓一種孑遺於高山深谷密林竹叢中保存至今。
進化
始熊貓化石大熊貓自晚中新世起，大致經歷了始發期、成長期、鼎盛期和衰敗期這樣的進化過程。
在整個更新世，化石亞種大熊貓分布相當廣泛，幾乎遍布中國東部和南部，北至北京周口店，南至台灣島及緬甸、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，南方的大熊貓分布區也驟然縮小，進入歷史的衰退期。
分布
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，並廣泛分布於我國西南、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、台灣、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。
