牛科动物起源于中新世，是由原古鹿类分化的一支混杂而进步的支系，在上新世和更新世，向着很多复杂的适应辐射方向发展，欧亚大陆是它们早期发展的区域，以中国为中心的亚洲中部和东部地区是早期偶蹄类辐射的中心地区，很多牛科动物的化石在中国的上新世和更新世的地层中被发现，包括原始牛、水牛、野牛、羚羊和转角羚羊等。
在中新世时期的北美洲出现了叉角羊，是牛类分化出来的一支，体形似鹿，它们既有扁平而弯曲且不脱落的角，又有鹿角似的分叉结构，现在大部分种类已经绝灭，仍然生活在北美洲大陆的叉角羚则是叉角羊分化中残存的种类，被看作是介于鹿类与牛、羊类之间的一个类型。
