Основываясь на изучении окаменелых остатков, палеонтологи полагают, что эволюция предков современных медведей началась с олигоценовой эпохи, примерно 30 - 40 миллионов лет назад. Тогда из плотоядных, обитающих на деревьях и называемых миацидами (Miacidae) животных выделилась одна небольшая группа, а затем и вторая, куда вошли еноты и носухи обыкновенные, а также третья, объединяющая собачьих - волков, лисиц, койотов, собак.

Все три выделившиеся группы - медведи, еноты и собачьи - имеют более высокий интеллект, чем другие млекопитающие. Возможно, это объясняется тем, что первобытные жертвы были легко доступными. Но на протяжении миллионов лет некоторые виды животных стали более осторожными и хитрыми. По мере того как добыча становилась сообразительнее, естественный отбор благоприятствовал появлению все более изворотливых и ловких хищников. Медведи, еноты и семейство собачьих выжили за счет эволюции своего мозга.

Некоторые палеонтологи полагают, что древнейшим существом, заслуживающим того, чтобы его могли назвать медведем, был Ursavuselemensis, хищник размером с собаку, обитавший в Европе около 20 миллионов лет назад.
Большие и уже более похожие на медведей звери существовали около шести миллионов лет назад и развились во многие разновидности, некоторые из них просто стали гигантами. Однако многие из этих видов вымерли, вероятно, из-за изменения климата и среды обитания. Полагают, что современные медведи произошли от маленького животного Protursus, которое превратилось в род Ursus 2 - 3 миллиона лет тому назад. Его предки пошли по трем линиям: европейской, представитель которой и стал предшественником вымершего пещерного медведя, U. spelaus, и двум азиатским, от которых произошли нынешние бурый и черный медведи.

По крайней мере, две разновидности больших медведей когда-то бродили по значительной части Северной Америки. Пещерный медведь, обитавший во Флориде, на побережье залива Коутс, мигрировал в район Теннесси. Короткомордый медведь распространился по территории от Аляски до Мексики и дальше на восток вплоть до Вирджинии. Он, видимо, был самым большим медведем ледникового периода: выше пяти футов (1,52 метра) на уровне плечевого пояса, когда шел нормально, не поднимаясь на задние лапы, т.е. выше на 15 процентов, чем гризли (очень крупная разновидность бурого медведя), который обитает сегодня на побережье Аляски. Короткомордый медведь мог легко одолеть самого крупного доисторического млекопитающего.

Полагают, что самые первые бурые медведи появились в Китае. Они распространились в Азии, Европе, а затем во время ледникового периода через Берингов пролив попали в Северную Америку. Самым молодым из совре менных видов является полярный, или белый, медведь, который произошел от прибрежного сибирского бурого медведя сто тысяч или четверть миллиона лет назад.

Приспособление к жизни в арктических суровых условиях, где растительность незначительна или отсутствует, потребовало не только изменения окраски шерсти на белую, но и быстрой выработки навыков добывания новой пищи. Эти звери стали наиболее плотоядными из всех медведей. Во многих районах приполярья белый медведь питается только тюленями.