熊猫主要是素食主义者,长期以来科学家对于大熊猫和小熊猫、熊和浣熊哪个亲缘更近一直存在分歧。与小熊猫的相似之处在于大熊猫和小熊猫都吃竹子,用同样的方式抓竹子,有着相似的鼻子、牙齿和爪子特征等;但同时大熊猫给人留下熊的印象,跟熊有着非常相似的形状和大小,也有其特有的毛茸茸的皮毛,走路和爬起来都像熊一样。
最后DNA测试证实熊猫是真正的熊,但它的行为与其他熊差别太大,所以关于熊猫是否真的是熊的争论一直在持续。目前,大多数科学家认为大熊猫是一种特别原始但真的熊,但熊猫既与其他熊都没什么密切的关系,也与浣熊和小熊猫没有任何密切的关系。大熊猫为了适应吃竹子的特征在进化过程中高度特化,有一根小腕骨特化后突出的骨头,被称为“假拇指”,可以帮助它抓住竹子,这是所有其他熊无法做到的。
大熊猫可能是世界上长相最独特的熊,也是最濒危的熊,这主要是因为大熊猫的饮食习惯,而且它似乎对繁殖没什么兴趣。熊猫和所有的熊一样,有一个专为杂食动物设计的消化系统,然而大熊猫几乎只吃竹子。竹子几乎没有任何营养价值或卡路里,意味着大熊猫从饮食中获得的能量非常少,所以大熊猫几乎总是筋疲力尽;但是大熊猫体型庞大,所以必须吃大量的竹子来维持它庞大的身体,这意味着大熊猫一天要排便40次左右。大熊猫的整个生命就是做尽可能的吃吃吃和睡觉,没有时间进行社会互动或者找伴侣,这意味着它的出生率极低。特别是在圈养环境中,熊猫似乎对交配失去了所有的兴趣。
由于大熊猫只生活在我国,所以科学家长期认为熊猫家族在与其他熊分离后不久就一直生活在那里。一些化石支持这一观点,大熊猫化石最早可追溯到800万年前的我国境内。然而,2012年,科学家们在西班牙发现了大熊猫最古老的直系祖先Kretzoiarctos beatrix的牙齿,有1160万年的历史,这表明大熊猫的祖先可能在迁移到亚洲之前起源于欧洲;也有可能现存大熊猫的直系可能是在亚洲,更古老的欧洲品种是已经灭绝的旁系祖先。