Os gatos domésticos são membros da família dos felídeos (Felidae), que apresentava Proilurus como ancestral em comum há cerca de 10 ou 20 milhões de anos. O gênero Felis, ao qual pertencem os gatos, divergiu geneticamente dos felídeos há 6 ou 7 milhões de anos. Este gênero inclui diversas subespécies de gato-bravo, incluindo o gato-selvagem-africano (Felis silvestris lybica), entre outros. Os resultados da pesquisa filogenética confirmam que as espécies selvagens de Felis evoluíram por meio de especiação simpátrica ou parapátrica, enquanto o gato doméstico evoluiu por meio de seleções artificiais empreendidas por antigas sociedades humanas. O gato domesticado e seu ancestral selvagem mais próximo são diploides e ambos possuem 38 cromossomos e aproximadamente 20 mil genes. O gato-leopardo (Prionailurus bengalensis) foi domesticado de forma independente na China por volta de 5 500 a.C.. Esta linhagem de gatos parcialmente domesticados não deixa vestígios nas populações de gatos domésticos de hoje.