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上新世（是地质时代中第三纪的最新的一个世，它从距今530万年开始，距今258.8万年结束。）时，类猫科动物类群进化成卢那猫类（Felis lunensis），为真正的现代猫科动物，无论大小、体态皆与现代猫类相同。现代猫科动物则是在更新世演化而来。
科学家认为，啮齿动物，特别是家鼠(Mus musculus)，将非洲野猫吸引到了新月沃地的早期人类住区，并被新石器时代的农民驯服了，猫的存在就是为了捕捉老鼠，保护粮仓里的食物。
演化历史
古代猫科动物
猫的演化可以追溯至新生代第三纪古新世演化出的肉齿类，肉齿类动物为所有现代食肉目动物的共同演化祖先。肉齿类动物躯体长、四肢短、足有爪、有44颗牙、大脑不发达。在始新世时，肉齿类衰弱，取而代之的物种是较进化物种小古猫，小古猫是现代所有陆栖食肉动物的演化祖先，栖息在森林中，大脑比肉齿类发达，捕食效率高。
渐新世时期，古老食肉动物分支成类似现代食肉动物的样貌，如恐齿猫类。恐齿猫体态貌似于灵猫和猫，四肢和尾巴长，利用脚掌着地行走（现代猫类用脚趾着地行走）。 中新世时发展出类猫科动物类群（Pseudaelurus），类猫科动物的体态已非常像猫，也开始用脚趾着地行走，牙齿的排列也与现代猫类相同。 上新世时，类猫科动物类群进化成卢那猫类（Felis lunensis），为真正的现代猫科动物，无论大小、体态皆与现代猫类相同。现代猫科动物则是在更新世演化而来。
演化近亲
非洲野猫
生存于更新世中期的马特里野猫被认为是野猫的直接祖先，其中在九十万年前演化出的森林野猫又出现非洲野猫等亚种，主要如下：
- 森林野猫（学名：Felis silvestris silvestris）：栖息于西欧、南欧、东欧、中欧南部及苏格兰地区，完全不被驯化，故森林野猫非家猫的直接近亲。
- 非洲野猫（学名：Felis silvestris lybica）：栖息于地中海上的群岛、北非及以色列等地区的森林、灌木林、沙石平原及山地，非洲野猫常居住于人类的居住环境旁，故若有幼猫被人类抓来，极有可能被驯化，亦为短毛猫的直接近亲。
- 亚洲野猫（学名：Felis silvestris ornata）：栖息于亚俄、中亚、南亚及伊朗的开阔平原，与非洲野猫一样被人类驯化，亦为长毛猫的直接近亲。
但以上的传统观点，被2007年一项最新的针对全球各地近千件猫只的基因样本研究结论所推翻。该项研究采用线粒体DNA及重复的短序列核DNA进行遗传标志比对，发现家猫只与中东野猫群谱系聚在一起且两者的基因并无差别，而非传统观点的欧洲野猫、中国山区野猫、中亚野猫、南非野猫等四个基因群集。这意谓家猫起源自单一地区，而且这地区是中东。
驯化
一般以家猫从古到今都保存着的畏寒特点，推测其猫的祖先产于温暖地带。故非洲野猫及亚洲野猫有极大可能为家猫直接近亲。野猫的驯化最初是一种自然选择过程，而不是人工选择。其选择城市作为栖息地及选型交配，与生殖隔离一起成为这个过程的影响因素。
在古代人住过的洞穴中曾发现猫骨头，古代人可能是吃猫果腹或驯化及饲养猫以控制有害动物如鼠。
在塞浦路斯曾发现一只野猫在约9,200至9,500年前被埋葬在人类旁。由于没有证据表明塞浦路斯有本土哺乳动物，这个新石器时代村庄的居民很可能将猫和其他野生哺乳动物从中东带到了该岛。科学家认为，啮齿动物，特别是家鼠(Mus musculus)，将非洲野猫吸引到了新月沃地的早期人类住区，并被新石器时代的农民驯服了。早期农民和驯服的猫之间的这种友好关系持续了数千年。随着农业传播，驯服的猫和家养的猫也随之传播。埃及野猫在稍后的时间里为家猫的母体基因库做出了贡献。家猫在希腊出现的最早证据可追溯到公元前1200年左右。希腊人，腓尼基人，迦太基人和伊特鲁里亚商人将家猫引进了南欧。罗马帝国时期，它们是在第一个千年开始之前引入科西嘉和撒丁岛的。前5世纪，它们已成为大希腊和伊特鲁里亚定居点附近的常见动物。5世纪的罗马帝国末期，埃及家猫的血统已经抵达波罗的海港口和德国北部。
前3世纪时，埃及农业已十分发达，当时就有养猫保护谷仓、防鼠害，而非纯种家猫就是这些猫的后代。据说埃及由于将猫视为神明看待，杀猫者将被处以死刑。
在中国泉护村也发现了5300年前两只猫的8件骨头。
考古学和形态学研究表明，在新石器时代的中国第一种被驯化的猫是石虎，这种驯化至少在5000年前就开始了。然而，随着时间的推移，驯养的石虎逐渐被非洲野猫的后代代替。
前9世纪，埃及人将驯化过的猫传入意大利，意大利在4世纪时将短毛猫传入欧洲内陆，培育出纯种的短毛猫，在17世纪传入美洲。长毛猫则是16世纪由土耳其传入欧洲并培育出纯种长毛猫。许多猫在中世纪时被当时掌管欧洲的天主教视为恶魔遭到屠杀，间接加速了黑死病蔓延，直到约18世纪前后才结束这一行为。
