La famille actuelle rassemble 37 espèces. Faute de fossiles suffisamment nombreux, il est bien difficile de retracer leur histoire évolutive.

La lignée des félins aurait fait son apparition il y a 25 millions d'années environ ; le plus vieux fossile connu, candidat au titre d'ancêtre commun de cette dernière, est Proailurus, de petite taille et arboricole, qui date de cette époque. D'autres fossiles, les nimravidés et les barbourofelidés, longtemps considérés comme membres ancestraux de la lignée des félidés, en sont plutôt vus aujourd'hui comme des cousins, qui auraient évolué de façon différente à partir d'un ancêtre commun partagé avec les félidés.

   La lignée conduisant à la panthère a émergé aux environs de - 5 millions d'années. Le genre Panthera lui-même serait apparu il y a 2 millions d'années. Panthera schaubi, à peu près de la taille d'une panthère actuelle, pourrait être son premier représentant (à moins qu'elle ne soit à rapprocher, comme le pensent certains auteurs, du puma). Dès le début du pléistocène, c'est-à-dire il y a moins de 2 millions d'années, le genre essaime à travers l'Afrique, l'Europe, l'Asie et l'Amérique du Nord. C'est seulement un peu plus tard que se détache la branche qui se ramifie pour donner le lion, le tigre, le jaguar et la panthère. Ces deux dernières espèces ont, par ailleurs, des aires de répartition géographique très distinctes, puisque le jaguar est spécifique au continent américain, tandis que la panthère est particulière à l'Ancien Monde.

   Aujourd'hui, malgré sa présence sur deux des cinq continents du globe, le genre Panthera ne s'en trouve pas moins menacé en de nombreuses contrées.