网上广为流传的说法是：大熊猫原本是食肉动物，为了适应环境变化，减少与其他动物的竞争，就选择了吃竹子。这说法也没错，但也不完全对。一般都说大熊猫在地球上生存了800万年，实际上其演化史远比800万年更漫长。熊猫是熊科熊猫亚科，它是非常古老的熊类，早在约2000万年前，这一亚科就与其他熊科物种分道扬镳，独自演化，这就是大熊猫与其他熊差别很大的原因，因为分化太久了。
在800万年前的中新世时期，始熊猫出现，它还是杂食动物，只有前臼齿有食竹的雏形。300万年前，始熊猫灭绝，但演化的旁支小种大熊猫出现在中国中南部地区。它的体型只有目前大熊猫的一半，小种大熊猫还是杂食，但食物中竹子的比例已经很高。大约在300万年前，原始大熊猫的食谱结构从肉食发展为以竹为食， “侏儒型”大熊猫出现。
当时温热潮湿的环境适合竹林的生长，促使大熊猫种群出现第一次扩张。大约在70万年前，大熊猫种群数量开始下降，到30万年前左右，出现了第一次瓶颈。在此期间，中国出现了两次巨大的更新世冰川作用，寒冷的气候变化导致体型庞大的巴氏大熊猫替代了“侏儒型”大熊猫。倒数第二次冰期之后，大熊猫的种群数量又出现第二次扩张，并且在5万-3万年前达到顶峰。
在末次冰期最盛期，由于严重的高山冰川作用，气候寒冷，黄土沉积，导致大量的熊猫栖息地丧失，从而给其种群造成了第二次瓶颈。而大约在30万年前，熊猫种群分化为秦岭和非秦岭两支。大约在2800年前，非秦岭种群分化成两个分支，即岷山熊猫和邛崃山-大小相岭-凉山熊猫，形成了当前稳定的三个遗传系。如今大熊猫还剩两个亚种——四川大熊猫和秦岭大熊猫。
关于大熊猫由杂食变为植食的演化过程，有两派观点，一派认为大熊猫是走进了演化的死胡同，是非常脆弱的物种，比如英国著名的动物保护主义者克里斯·派克汉姆曾表示：“如果全世界只剩最后几只大熊猫，我甚至会考虑将它们吃掉，以便将保育大熊猫的资金用在其他更迫切的保育项目上。”这一派观点的重要佐证就是大熊猫的消化系统，多项分子生物学研究表明：大熊猫的消化系统与纯粹的食肉动物一般无二。
微生物学家薛正晟指出：“一般食草动物的肠道演化出独特的构造，可延长食物滞留在肠道的时间，以充分消化植物性食物；然而大熊猫的消化道却保留了食肉动物的特征，短、直、简单……”所以大熊猫本质上是食肉动物，数百万年来却以难吃而且不合口味的竹子为食，它是怎么消化这些纤维的呢？2010年，科学家完成了大熊猫基因组的测序，加州大学伯克利分校的遗传学家拉斯莫斯·尼尔森表示：“我们没能在大熊猫的基因组中发现与消化纤维素相关的基因，这意味着，大熊猫对纤维素的消化和吸收（可能）完全依赖肠道菌群。
”但是科学家对45只野生与圈养大熊猫的肠道菌群的最新分析显示：大熊猫的肠道生态系统完全不适应其富含植物纤维的饮食。薛正晟指出：“大熊猫肠道菌群的主要成分与典型的食肉动物肠道菌群十分接近，大肠杆菌、志贺氏菌和链球菌等；而那些能够分解纤维素的细菌，如瘤胃菌和拟杆菌等，则几乎不见踪影。”也就是说大熊猫的消化系统并不适合消化竹子，它的消化系统只能吸收食物中大约20%的养分，大熊猫每天花14个小时吃竹子，每天排便40次以上，就是“强行的”从竹子当中获取营养。
因此，他们认为大熊猫“误入歧途”，将自己逼上了绝路。另一派观点则认为大熊猫是演化的杰作。中国科学院动物研究所在2014年在《分子生物学与演化》杂志上发表《大熊猫并非演化的死胡同》一文认为：依靠这种独特的饮食习惯，大熊猫已经在四川地区生存了数百万年。而大熊猫的解剖学特征，使其成为一台高效的食竹机器：它前肢的假拇指有利于抓握竹枝；其有力的下颚骨和大而平的牙齿则是咀嚼竹纤维的利器。
不过为了弥补不完善的消化系统，大熊猫采取了“节能”策略——大熊猫的能量消耗只相当于同等体重哺乳动物理论消耗量的55%。之所以能够如此，似乎是靠了较小的器官、低迷的甲状腺代谢，以及有限的活动量，大熊猫看起来总是懒洋洋的，缺乏攻击性，因为它需要节能。它没必要凶神恶煞，因为很少有其他动物会和它抢竹子。悉尼大学营养生态学家劳本海默认为：“大熊猫演化成靠竹子为生，便拥有了几乎取之不尽且少有竞争的食物来源。
它简直就是生活在食物的海洋里！这是个卓越的演化策略，在很长时间里，大熊猫一直是成功的，直到人类活动侵占了它们的栖息地……”大熊猫的演化到底是失败了还是成功了？因为有了人类的干预，无法得出答案。大熊猫这一物种相比地球历史来说还是太年轻了，像鲨鱼和鳄鱼这些在地球上混了几亿年的“老油条”，我们可以确定的说它们是成功演化的典范，而大熊猫还需要自然的考验，很显然，它没有机会了。
