Historia ewolucyjna kotów sięga końca eocenu. Wywodzą się prawdopodobnie z jednej z gałęzi łaszowatych (Viverridae). Do dziś niektórzy przedstawiciele tej rodziny, jak np. żenety lub fossa, wykazują wiele cech wspólnych z kotowatymi. Może to być przykład konwergencji ewolucyjnej lub też spadek po wspólnym przodku. Pierwsze prawdziwe kotowate pojawiły się w oligocenie. Najstarszy opisany kot to Proailurus lemanensis odkryty w Europie. Był to niewielki drapieżnik, prowadzący tryb życia prawdopodobnie zbliżony do dzisiejszych margaja. Wiele czasu spędzał na drzewach, gdzie zdobywał pokarm i ukrywał się przed większymi drapieżnikami. Od późniejszych kotowatych różni się wyraźnie częściowo stopochodnymi łapami tylnymi, dłuższym pyskiem i większą ilością zębów policzkowych. Następnym kotem był Pseudaelurus, który zróżnicował się na co najmniej kilkanaście gatunków i prawdopodobnie dał początek wszystkim późniejszym gałęziom kotowatych. Badania genetyczne ustaliły, że ostatni wspólny przodek żyjących dziś kotów żył ok. 12 milionów lat temu. Rodzaj ten rozprzestrzenił się z Europy również na tereny Azji, Ameryki Północnej i prawdopodobnie również Afryki. Pseudaelurus dał początek dwóm najważniejszym grupom kotowatych, szablastozębnym machajrodontom (Machairodontinae) oraz stożkozębnym felininom (Felinae). Wśród tych ostatnich wyodrębniła się potem jeszcze jedna gałąź panterininy (Pantheriinae), do których zalicza się potocznie duże kotowate.
Inne