Il y a environ 50 millions d'années est apparu un mammifère avec des dents en partie conçues pour découper la viande, les carnassières. Au cours des 10 millions d'années qui suivirent, ces créatures se sont développées en grand nombre et sous des formes différentes. Une de ces espèces, appelée Miacis, ressemblait aux chiens d'aujourd'hui. L'espèce Miacis fait partie de la famille Miacidae, de laquelle sont issues toutes les familles actuelles de carnivores : les chiens, les chats, les ours, les belettes, les ratons laveurs, civettes, et hyènes.
Il y a trente à quarante millions d'années, l'espèce Miacis donna naissance à deux types de mammifères que l'on peut rattacher, grâce à deux séries de fossiles, au chien et à l'ours. L'ancêtre du chien, le Cynodictis, avait le même nombre de dents que le loup. Il était plus petit que ce dernier, mais son corps était long et flexible comme celui d'une belette ; ses pattes étaient d'une taille moyenne. Les 15 millions d'années qui suivirent virent le développement de la famille des ratons laveurs qui se démarqua pour continuer son évolution séparément.
Par la suite, il y a entre 15 et 30 millions d'années, la tendance s'accentua pour donner les caractéristiques du loup contemporain, du Cynodictis en passant par le Cynodesmus et le Tomarctus. La partie supérieure de la patte s'allongea, ainsi que les pattes qui devinrent plus compactes, l'empreinte intérieure devint plus atrophiée sur la patte arrière et plus réduite sur la patte avant ; la queue se raccourcit, et toutes ces proportions commencèrent à se rapprocher de celles des loups et des renards.
Le loup et le renard sont tous deux issus du Tomarctus et commencèrent à se développer séparément il y a environ 15 millions d'années. Bien que la taille du renard n'ait pas beaucoup évolué, le loup quant à lui, continua à grandir. Une autre espèce apparentée Canis dirus se démarqua également. Certains d'entre eux étaient bien plus grands que les loups d'aujourd'hui, mais ils ont disparu. Depuis environ un ou deux millions d'années, le loup est pratiquement resté le même.
