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L'évolution du cheval commence par Hyracotherium, un petit mammifère brouteur de feuilles de l'Éocène. Hyracotherium, qui avait à peu près la taille d'un renard, possédait quatre ongles aux pattes antérieures et trois aux pattes postérieures. Plusieurs espèces et des genres associés apparurent en Amérique du Nord et en Eurasie à l'Éocène. Il semble que l'espèce eurasienne ait disparu mais que l'espèce américaine donna naissance, à l'Oligocène, au genre Mesohippus.
Au Miocène, Mesohippus fut remplacé par Hypohippus et Anchitherium, dont on pense qu'ils ont tous les deux colonisé l'Eurasie à partir de l'Amérique du Nord. Parmi les autres descendants de Mesohippus, on trouve Miohippus et Merychippus!; ce dernier genre développa des dents aux couronnes hautes lui permettant de brouter l'herbe plutôt que les feuilles. Parmi les descendants de Merychippus au Pliocène, on trouve Hipparion, qui semble s'être répandu en Eurasie à partir de l'Amérique du Nord, et Pliohippus, qui serait l'ancêtre du genre moderne Equus.
Au Pléistocène, il semble que le genre Equus s'étendait de l'Amérique du Nord à l'Eurasie, à l'Afrique et à l'Amérique du Sud. Par la suite, les chevaux indigènes d'Amérique s'éteignirent, probablement du fait de maladies. Les cavernes d'Europe indiquent que les chevaux étaient abondants sur ce continent au début de l'âge de pierre. On a trouvé des squelettes démembrés de chevaux, dans ces cavernes et aux alentours, en nombre suffisant pour conclure qu'ils étaient fréquemment tués et mangés. Au Néolithique, alors que l'Europe était largement boisée, le nombre de chevaux déclina de manière importante. Des restes de l'âge de bronze, comprenant des mors et d'autres pièces de harnais, démontrent clairement que les chevaux étaient déjà domestiqués à cette époque.
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