古新世时期
6000万年以前，在森林中有一种体型小，貌似鼬鼠的动物，它的身体长而柔韧，长尾，短腿，名为细齿兽，它不仅是犬科，同时还是其他一些如浣熊、熊、鼬鼠、麝猫、鬃狗和猫的早期祖先。它像现代的熊一样用脚底爬行，不像现代的狗那样用“趾”走路。脚有五个分离的脚趾，牙齿是典型的食肉动物的牙齿。大脑很小，但比同时期其他原始食肉动物来得大。当时，其他食肉动物的数量远远大于细齿兽，但它们并没有参与狗的进化历程，并且在大约2000万年前就消失贻尽，甚至其中大多数在此之前早就灭绝了。
渐新世时期
到了渐新世的早期，大约在3500万年前，细齿兽已经进化成多种早期的犬科动物。科学上查知，有40多种原始犬科动物，一些是类熊狗、一些是类鬃狗，最令人惊奇的是类猫狗。另外，还有一种类似现代狗的狗，也只有这种狗得以生息繁衍至今。
第三世中新世时期
到第三世中新世的早期，大约在2000万年以前，一种很基本而类似现代狗的狗成出现了，称之为Mesocyon。它的颌比现代狗短，有修长的身躯和尾巴，粗短的腿。后脚仍是分开的五个脚趾，不像现代犬科动物那样为并拢的四个脚趾。到第三世中新世的末期，在1000-1500万年前，发现了一种有较长颌和较大脑容量的犬科动物Tomarctus的化石。尽管它的智力不如狗，但已具备了狗群居的全部本能。
上新世时期
真正的犬科动物首次出现在500-700万年前。它开始用四个脚趾行走（第五个脚趾逐渐退化成了残留趾），并且趾间比较靠紧，这种构造很适合捕猎。
第四世纪时期
到第四纪之初，大约在100万年前，一种早期狼——伊特鲁里亚狼，出现于欧亚大陆。近来的研究显示，伊特鲁里亚狼可能是家犬和现代狼，包括中东和印度的小亚种、一种比别的狼亚种更接近狗的动物Canus Iupus pallipes的直接祖先。
关于狗是从豺、狐或豺与狼杂交而来的旧看法已被摒弃。现在，大多数的人认为，狗的直接祖先可能是一种与今天的灰狼很相似的动物。
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