貓科（學名：Felidae）是哺乳綱食肉目中最具掠食性的一個科，主要分為豹亞科（即「大型貓科動物」，包括獅子、老虎、豹、雲豹等）和貓亞科（即「小型貓科動物」，包括家貓、猞猁、獵豹、美洲獅等）兩大演化支。最早的貓科動物出現於漸新世，更被人類熟悉的家貓在一萬年前的全新世開始被馴化，其野生種親戚斑貓仍然生存在歐洲、非洲和亞洲東部等地，雖然棲地破壞限制了其居住的範圍。已滅絕的劍齒虎亞科為真的貓科動物，而其他如袋劍齒虎和獵貓等相似的動物則不是。
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已知現今世上有41種貓科動物，牠們都源自一個共同的祖先。這些物種源自於亞洲，且經由陸橋散布至各洲去。根據發表在《科學》上，由美國國家癌症研究所的Warren Johnson和Stephen O'Brien對粒線體基因和細胞核基因所做的研究，確定了貓的祖先在白令陸橋和巴拿馬地峽至少10次洲與洲的雙向遷徙之間，演化出8個主要的世系。其中，豹屬是最古老的，而貓屬則是最年輕的。他們估計大約百分之60的現存物種是在最近的100萬年內演化出來的[2]。大多數的貓科動物有18或19個染色體倍性。新世界（中南美）中的貓有18個染色體倍性，這可能是導因於兩個較小的染色體結合成了一個較大的染色體之故[3]。
在此發現之前，生物學家大多不能由化石的記錄中建立出貓的分類樹，因為不同物種的化石看起來都很相似，主要是尺寸上的不同。
貓科動物最親近的親戚被認為是麝貓、鬣狗和獴。所有的貓科動物都有一種基因異常，使得牠們嘗不到甜味，亦無法消化大分子醣，故成為純肉食動物。[4]
下圖顯示了包含已滅絕貓科動物的分化關係：[6]
| 貓科 Felidae
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| †原小熊貓屬 Proailurus
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原小熊貓亞科 Proailurinae
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†Proailurus bourbonnensis
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†Proailurus lemanensis
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†Proailurus major
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| "Pseudaelurus"
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假貓世系
| †假貓屬 Pseudaelurus
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†Pseudaelurus quadridentatus
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†Pseudaelurus cuspidatus
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†Pseudaelurus guangheesis
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†劍齒虎亞科 Machairodontinae 
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| †超貓屬 Hyperailurictis
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超貓世系
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†Hyperailurictis intrepidus
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†Hyperailurictis marshi
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†Hyperailurictis stouti
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†Hyperailurictis validus
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†Hyperailurictis skinneri
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| †西瓦貓屬 Sivaelurus
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†Sivaelurus chinjiensis
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柱貓世系
| †柱貓屬 Styriofelis
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†Styriofelis turnauensis
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†Styriofelis romieviensis
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| 貓亞科 Felinae
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貓亞科 Felinae 
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| †中新豹屬 Miopanthera
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†Miopanthera lorteti
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†Miopanthera pamiri
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豹亞科 Pantherinae 
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| 廣義上
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| (grade)
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下圖顯示了現存貓科動物的分化關係：[7][8]
| 貓科 Felidae
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豹世系
| 豹亞科 Pantherinae
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| 豹屬 Panthera
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雪豹 (P. uncia)
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虎 (P. tigris)
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| 雲豹屬 Neofelis
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雲豹 (N. nebulosa)
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巽他雲豹 (N. diardi)
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| 貓亞科 Felinae
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金貓世系
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| 金貓屬 Catopuma
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婆羅洲金貓 (C. badia)
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金貓 (C. temminckii)
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| 紋貓屬 Pardofelis
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紋貓 (P. marmorata)
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獰貓世系
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| 獰貓屬 Caracal
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獰貓 (C. caracal)
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非洲金貓 (C. aurata)
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| 藪貓屬 Leptailurus
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藪貓 (L. serval)
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虎貓世系
| 虎貓屬 Leopardus
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虎貓 (L. pardalis)
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長尾虎貓 (L. wiedii)
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猞猁世系
| 猞猁屬 Lynx
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美洲獅世系
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| 獵豹屬 Acinonyx
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獵豹 (A. jubatus)
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豹貓世系
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| 豹貓屬 Prionailurus
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豹貓 (P. bengalensis)
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漁貓 (P. viverrinus)
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扁頭豹貓 (P. planiceps)
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鏽斑豹貓 (P. rubiginosus)
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| 兔猻屬 Otocolobus
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兔猻 (O. manul)
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| 貓屬 Felis
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叢林貓 (F. chaus)
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黑足貓 (F. nigripes)
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沙漠貓 (F. margarita)
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| 斑貓
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歐洲野貓 (F. silvestris)
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家貓 (F. catus)
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家貓世系 |
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已知最古老的真正貓科動物（始貓）生存在漸新世和始新世的時期。在始新世時，牠演化出了假貓。假貓被認為是現存的兩個亞科和已滅絕的劍齒虎亞科等的最古老共同祖先。較以馬刀齒貓為知的這一群動物於更新世後期開始滅絕，其包括了劍齒虎、短劍劍齒虎、恐貓和似劍齒虎。
除被列入附錄Ⅰ的所有種，其他（家養型標本除外）均被列為《瀕危野生動植物種國際貿易公約》附錄二的物種，被限制出口及貿易。獅Panthera leo (非洲種群)：為商業目的貿易且野外獲得的骨、骨碎塊、骨製品、爪、骨架、頭骨和牙齒已確立的年度出口限額為零。為商業目的且源自南非人工繁殖機構的骨、骨碎塊、骨製品、爪、骨架、頭骨和牙齒有出口限額。
Vella, Carolyn; et al.. Robinson's Genetics for Cat Breeders and Veterinarians, 4th ed.. Oxford: Butterworh-Heinemann. 2002. ISBN 978-0-7506-4069-5. W.E. Johnson et al.: The Late Miocene radiation of Modern Felidae: A genetic assessment. Science, Bd. 311, S. 73-77, Jan. 2006
Piras, P.; Maiorino, L.; Teresi, L.; Meloro, C.; Lucci, F.; Kotsakis, T.; Raia, P. Bite of the Cats: Relationships between Functional Integration and Mechanical Performance as Revealed by Mandible Geometry. Systematic Biology. 2013, 62 (6): 878–900. ISSN 1063-5157. PMID 23925509. doi:10.1093/sysbio/syt053 
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- 貓
- 大貓
- 豹屬雜交種
- 掐捏誘導之行為抑制現象（Pinch-induced behavioral inhibition）
- 劍齒虎
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