最早牛類出現的時間約在1800萬年前。隨著環境的變遷和草原的擴張，牛科動物逐漸繁盛起來。至今，已經發現了137個現生種和300多個化石種。在第四紀初期，即260萬至220萬年前，出現了一些與家牛解剖形態相近的牛亞科種類。這些種類，連同真馬和真象，被統稱為真牛。麗牛、周氏水牛和古中華野牛是第一代真牛，它們的起源地在歐亞大陸。原始牛和德氏水牛構成了第二代真牛，同樣起源于歐亞大陸。而我們今天所飼養的普通牛、水牛和牦牛則是第三代的真牛，它們的祖先源自歐亞大陸，普通牛甚至傳播到了北非，并由移民帶到了全球各地。關于原始牛的起源，雖然與約兩百多萬年前在歐洲存在的麗牛在形態上有許多相似之處，但在中國發現的同年代麗牛化石表明，亞洲的原始牛可能源自本土的麗牛。在新石器時代晚期的良渚文化遺址中，發現了大量水牛骨骸，這表明當時江南地區的水牛飼養已經相當普遍。根據形態特征和地理分布，周口店遺址出土的中更新世德氏水牛被認為是現生水牛的直接祖先。而早更新世的水牛，只有廣西崇左發現的周氏水牛一種，距今約120萬年，這表明周氏水牛可能是亞洲水牛最早的祖先。董為研究員指出，中國科學家的最新研究顯示，牦牛與野牛的系統關系最近，因此牦牛很可能起源于早更新世的古中華野牛。河北陽原出土的古中華野牛化石，距今約180萬年。通過解剖學特征的比較分析，一般認為普通牛的直接祖先是原始牛。原始牛體型巨大，體長近3米、肩高1.8米左右、體重可達1噸。經過人類的長期馴化，原始牛逐漸演變成了今天的普通家牛。牛的馴養最早出現在埃及，大約在6000年前，而在中國，這一過程大約始于龍山文化中期。在中國的許家窯遺址和許昌靈井遺址出土的原始牛化石，是迄今為止在中國發現的最早的原始牛化石，距今10萬至12.5萬年，這被認為是許家窯人和許昌人的獵物。還有一些野牛未被馴化成家牛，而是成為了人類的狩獵對象。歐洲史前洞穴中的壁畫描繪了野牛，而在中國松花江晚更新世堆積中出土的野牛化石，距今1萬至3萬年。在東北的舊石器遺址中，也有東北野牛的化石發現，這表明野牛與古人類之間有密切的關系。