马属动物是由约5000万年前始新世下层具有五趾的化石动物进化而来,现代马种最近的直系祖先是三趾马.
在上新世末期（三门系）尚有三趾马的残存,同时还出现了新种三门马,一般认为它是现代马的祖先.
继三门马以后,于更新世后期出现了蒲氏野马,同时出现的还有骞驴,它们至今还生存于中国北方.是否由蒲氏野马进化为现代的家马,学者间仍有不同看法：有的认为蒲氏野马起源于三门马,现代家马即由蒲氏野马发展而来；有的认为,蒲氏野马是亚洲独立的马属动物,它和蒙古马在外形和骨骼结构方面差别很大,因此不能认为是蒙古马的祖先.
马的祖先是生活在5000多万年前新生代、第三纪、始新世的始（祖）马.它们的身体只有狐狸那么大,头骨小,牙齿构造简单,齿冠低,前足4趾着地,后足3趾着地,背部弯曲,脊柱活动灵活,生活在北美的森林里,以嫩叶为食.过了1000多万年,到渐新世时才出现了渐新马（中马）.渐新马体大如羊,前后足均有3趾,中趾明显增大,颊齿仍低冠,臼齿齿尖已连成脊状,仍生活在森林里,以嫩叶为食.
又过了1000多万年,到中新世时出现了草原古马.草原古马前后足均有3趾,但只有中趾着地行走,侧趾退化；身体已有现代的小马那样大；四肢更长,齿冠更高；背脊由弧形变为硬直,善于奔跑；臼齿有复杂的连脊和白垩质填充,表明食料已从嫩叶转为干草.草原古马已从林中生活转为草原生活,高齿冠臼齿适于碾磨干草,善跑的四肢能逃避猛兽袭击.到了上新世初期又出现了上新马,其身材高大,齿冠更高,前、后足中趾更为发达,四趾完全退化.
