貓和老虎只是現代貓科動物，但祖輩系統比較復雜。虎、獅子、花豹、雪豹都屬於真貓類—豹亞科—豹屬。貓、猞猁等都屬於真貓類—貓亞科。
真貓類、真劍齒虎和恐貓是由古貓類分化而來來的，而真劍齒虎跟恐貓在第四紀冰川期滅絕。古貓、古獵豹、真劍齒虎和偽劍齒虎為古食肉類中的貓型動物進化出多個分支，其中獵豹由古獵豹分化而來，時間大概在700萬年前。
再往前就是小古貓，跟犬科動物和貓科動物的***同祖先，其後代包括熊、狼、狗、老虎等等，時間大概在六七千萬年前。而現在的家貓祖先是非洲野貓，來源於更新世紀中期消失的馬特裏貓，非洲野貓在九十萬年前馬特裏貓演化出的森林野貓的分支，於四五千年前被埃及人馴化。
（非洲野貓）
事實上，現在的貓和老虎個頭已經是很小了，貓科動物中大個頭是劍齒虎，體型是獅子的兩倍，我們看電影“冰河世紀”中露出大牙齒的老虎就是史前劍齒虎原型。而現在的老虎在劍齒虎面前就是個“小弟”，直到後來劍齒虎滅絕後老虎才稱大王。主要原因是食物的大型化自身的體型也跟著大型化，再加上草原捕獵不需要上樹，就越長越大了。
老虎跟貓個頭的區別主要是獵物分工導致的，獅子、老虎捕殺野牛、角馬等；包子不殺豬、羊；猞猁捕食兔子；貓捉老鼠。而貓跟老虎、豹子、獅子、猞猁、美洲虎等面部和形態其實非常相似，不像犬科動物那樣差別極大。
生物學上把壹個動物為了適應不同環境而朝著不同方向進化的現象叫做適應輻射，加拉帕戈斯島上的14種地雀就是很好的例子。而明顯的是，由於貓科動物的捕獵方式高效，所以不需要在原來的身體基礎上發生很大的改變，就能適應環境，因此它們的適應輻射發生得不明顯，唯壹的區別就是個頭大小。
貓善於潛伏偷襲，撲上去咬斷喉嚨的捕獵方式；劍齒虎特化了犬齒，強化割喉，但或許是過度依賴這個，最後滅絕；獵豹四肢纖細，靠的是速度；而靠趴、撲、咬的老虎活得也比較好。因此，貓跟老虎都跟祖先長得差不多，只是因為生態位不同而向著不同的大小演變。
貓跟老虎的淵源很多人都是因為它們長得像，然後有過這樣壹個故事：
很久以前，老虎聽說貓很厲害，便去拜貓為師學藝，老虎從貓那邊學會了撲、滾、抓、咬等各種捕獵技能。老虎學成之後，更加兇猛厲害，便在山中稱大王，森林百獸不堪老虎為非作歹，便請貓整治壹下自己的老虎徒弟。
貓去了，但已經稱王的老虎對自己的師父沒有壹絲尊重，當貓指責老虎時，高傲的老虎憤怒了，向貓發起了猛烈的攻擊。但老虎沒想到，貓留了壹手，雖然體型比不過老虎，可是貓從老虎胯下逃出，迅速爬上高樹，老虎也無可奈何。
當然，這只是壹個民間故事，是茶余飯後的談資，貓不可能是老虎的師父，它們只是同為貓科動物。此外，老虎其實也會爬樹，不僅如此，老虎的爬樹能力也很強，跟花豹不相上下，它很少爬樹是因為作為頂級的掠食者，不屑於爬樹抓捕那些小型動物。
在樹上生存的動物，壹是太過靈活，老虎雖然爬樹能力也很強，但面對貓、松鼠、猴子這些動物，就顯得不夠看了；二是在樹上生活的動物體型不夠大，對老虎這種需要補充大量能量的頂級掠食者來說，壹只貓或猴子不夠塞牙縫的，浪費壹番體力只能補充少量能量並不劃算，有著時間還不如去抓壹頭水牛。
貓跟老虎相似的地方就在於，動物學家們研究後發現，貓有96%的基因跟老虎相同，它們生活習性有著許多相似的地方，它們或許唯壹的區別就是體型的大小。