猫科Felidae是猫性类中分布最广且是唯一现代可见于新大陆的一科，其中包括一些人们最熟悉，最引人注目的动物。
猫科是食肉目中肉食性最强的一科，是高超的猎手，其中大型成员往往是各地的顶级食肉动物。多数猫科动物善于隐蔽，用伏击的方式捕猎，身上常有花斑，可以与环境融为一体。而现在多数猫科动物却因为这些美丽的花斑而被人捕捉用来制作高档时装，加上栖息地破坏等其它原因，使猫科动物受到严重威胁。而猫科动物最为重要的食肉动物特别是顶级食肉动物，其数量的减少给生态环境造成较大的影响。
猫科动物起源于类似猎猫类的原始类型，猎猫类形态和性类似现在的猫科动物而较原始，以前作为猫科动物的一个亚科，现在则多作为独立的猎猫科Nimravidae。猎猫科大体占据和猫科类似的生态地位，比较多样化，多数犬齿比较发达，其中有些成员如始剑虎Eusmilus等发展出了类似剑齿虎的发达的上犬齿，是当时厚皮动物的主要捕食者。
真正的猫科诞生后向着两个方向发展，一支上犬齿逐渐延长，另一支犬齿趋于变小而身体比较灵活。上犬齿逐渐延长的这一只被归入剑齿虎亚科Machairodontinae，其中以晚期的剑齿虎Smilodon为代表。剑齿虎大概是所以史前哺乳动物中最引人注目的，体型巨大，上犬齿特别发达，可能以厚皮动物为食，并随着厚皮动物的减少而消失。
犬齿趋于变小的猫科动物又可以分成三支，一般分成三个亚科。
猎豹亚科Acinonychinae是向着快速奔跑的路栖动物发展的一支，是奔跑速度最快的动物。
猫亚科Felinae包括现存猫科的绝大多数种类，分布广泛。
猫亚科成员一般科均置于猫属Felis，也有人将其分成几个不同的属，多数成员为中等体型，又统称为小型猫类，但有些种类如美洲狮Felisconcolor体型较大。
美洲狮也是分布跨纬度最多的猫科动物，从北美北部到南美南部都能见到。
小型猫类与大型猫类的主要区别不在于体型，而是小型猫类不发出吼叫声。
猫亚科成员无论体型大小，均擅长爬树，其中有些种类是在树上捕猎的高手，如美洲的长尾虎猫Feliswiedii，其习性类似一些树栖的灵猫科成员，也有些成员比较常在地面活动，擅长奔跑和跳跃，如非洲的薮猫Felisseval，体型颇似小型的猎豹。