I cani fanno parte dell'ordine dei Carnivora, un gruppo di mammiferi la cui origine risale all'era terziaria, e più precisamente al Paleocene e all'Eocene inferiore, ovvero a circa 55 milioni di anni fa. I più antichi fossili degli antenati di quest'ordine, appartenenti alla famiglia Miacoidae, sono in effetti databili a quel lontano periodo. Questi animali, la cui dimensione poteva variare da quella di una donnola a quella di un lupo, erano dotati dei denti caratteristici dei carnivori attuali. La mascella superiore era fornita di sei piccoli incisivi, due canini molto sviluppati a forma di pugnale e sei molari. Nella mandibola erano presenti sei incisivi, due canini, otto premolari e sei molari. I primi molari, più sviluppati degli altri, divennero poi quelli che sono oggi chiamati ferini. Attualmente l'ordine dei Carnivora comprende un'ampia varietà di animali come la iena, la martora e la genetta, e anche la famiglia dei Canidae, che include oltre ai cani domestici volpi, lupi, sciacalli e i cani selvatici (dingo). Il canide più antico (Hesperocyon) comparve circa 25-30 milioni di anni fa. I primi individui del gruppo ebbero origine nell'attuale Nordamerica; successivamente i Canidae si diffusero verso ovest attraversando lo Stretto di Bering, che allora non era coperto dal mare. Altri Canidae si diressero verso meridione, raggiungendo il Sudamerica, ma vi sopravvissero come volpi. , poiché i cani fecero la loro comparsa in epoca preistorica è quasi impossibile ricostruire il processo con il quale gli uomini di circa 20 000 anni fa addomesticarono gli antenati dei nostri fedeli compagni. Il cane infatti appartiene alle specie "domesticate" che senza l'intervento dell'uomo non sarebbero mai esistite. Nel corso di migliaia di anni il cane ha subito un'evoluzione, diretta dall'uomo, che senza dubbio lo ha reso a poco a poco diverso dalla specie selvatica da cui è disceso. in effetti il lupo è oggi ritenuto il più probabile progenitore del cane, anche se è difficile immaginarlo come antenato del San Bernardo o dello Y orkshjre-terrier . Fin da quando l'uomo, per la prima volta, ha progettato di catturare giovani lupi e di allevare la loro prole in cattività, senza più lasciar tornare allo stato selvatico l'animale che aveva ottenuto, ha praticato inconsapevolmente una selezione che ha agito in modo costante nei millenni su un gruppo inizialmente costituito da pochi individui e strappato alla popolazione selvatica. La domesticazione del lupo è stata dunque il risultato dell'isolamento di individui selvatici che l'uomo ha costretto in un ambiente artificiale con caratteristiche molto diverse da quelle presenti nell'ambiente d'origine. In questo il numero degli individui era molto elevato e i fattori ambientali si mantenevano costanti. Per contro, dato che gli individui allevati dall'uomo erano in numero esiguo, i loro discendenti avevano molte più probabilità di perpetuare i caratteri genetici dei genitori e di dare origine a una "deriva genetica". Questo fenomeno si è associato alla perdita di un certo numero di caratteri ereditari del lupo, mentre il nuovo patrimonio genetico, impoverito, ha subito, nel corso delle generazioni, un'evoluzione tanto più divergente dal patrimonio iniziale quanto maggiore era la "pressione selettiva". Come per tutte le specie domestiche, la pressione selettiva ha agito non più attraverso la "selezione naturale" che opera nelle specie selvatiche, ma attraverso I'intermediazione dell'uomo, con la scelta dei riproduttori di cui voleva fissare i caratteri. È probabile che dall'inizio della domesticazione più popolazioni umane abbiano tentato, in parti diverse del mondo, di selezionare i cani: è noto infatti che fin dai tempi più remoti ne esistono numerose razze. Gli allevatori moderni hanno tratto vantaggi da questa selezione empirica condotta nel corso del tempo per l'azione congiunta dell'ambiente geografico e del clima in cui vivevano i primi cani, e soprattutto dell'ambiente umano in cui venivano domesticati. Cosi, mentre gli individui mal adattati erano eliminati prima di raggiungere l'età riproduttiva, si crearono, a poco a poco, razze diverse: grandi e forti cani di montagna, snelli cani delle steppe, piccoli cani delle foreste. Ciascuna di queste razze fu ulteriormente incrociata per ottenere, per esempio, diversi tipi di mantello, diversi portamenti delle orecchie o della coda, o qualità come l'udito fine o l'olfatto sviluppato. La maggior parte delle razze attuali è stata definita alla fine del XIX secolo o all'inizio del XX. Tuttavia i principali tipi di cani (cani pastore, cani da caccia, cani da guardia e cani da compagnia) erano già conosciuti dagli antichi Egizi e anche prima.

La storia della famiglia dei Canidae comincia nell'emisfero settentrionale durante l'Eocene superiore e l'Oligocene inferiore. Su ciascuna sponda di quello che è ora l'oceano Atlantico vivevano due generi affini: il Cynodictis in Europa e lo Pseudocynodictis nel Nordamerica. La specie europea si estinse nell'Oligocene{35milioni di anni fa) a causa della competizione con la più evoluta famiglia degli Ursidae, mentre quella nordamericana sopravvisse dando luogo, in seguito, al genere Canis. Lo Pseudocynodictis era un animale snello, molto lungo; con zampe corte e muso affusolato. La sua dentatura somigliava ancora a quella dei Viverridi, con i! primo molare molto lungo e tagliente. L'evoluzione lo portò ad avere zampe più lunghe. Dopo lo Pseudocynodictis nel Nordamerica comparve il Mesocyon, che possedeva uno scheletro simile a quello del lupo attuale. Il suo discendente fu il Cynodesmus (Miocene inferiore, 25 milioni di anni fa) che diede a sua volta origine al Tomarctus, vissuto nel Miocene medio e superiore (da 20 a 10 milioni di anni fa). poco prima dell'inizio del Pliocene (10 milioni di anni fa) comparve il genere Canis che visse nell'attuale Eurasia. Il suo primo rappresentante, il Canis cipio, risalente a circa 6 milioni di anni fa, fu scoperto nel giacimento spagnolo di Concud, vicino a Teruel. Il genere si è evoluto attraverso specie differenti fino all'attuale Canis Jupus. " primo esemplare di questa specie, databile a 300 000 anni fa circa, fu ritrovato nel giacimento di Lunel-Vieil (Herault), In Francia.