食肉目在科一级的分类上争议较少。分歧较大的是关于大熊猫的分类位置。有人认为它和熊类更接近。有人把它和原归入浣熊科的小熊猫合在一起，建立熊猫科（Ailuridae）。也有人把大熊猫单独建立一科（Ailuropodidae）。最近从中国禄丰古猿地点发现的原始大熊猫化石表明，它还是和熊科的关系更接近。熊猫科现生种局限于东洋界的北部，最早的化石发现于全北界的上上新统。中国在上上新统至中更新统中发现的化石相当多。

浣熊科（Procyonidae）现生种限于新大陆。这是一类小至中型的动物。它们的上裂齿都有较大的原尖和次尖。臼齿多呈方或长方形，具半封闭的外耳道上窝。化石主要发现于北美。最早出现于早渐新世。最近有人根据耳区构造将欧洲渐新统中发现的Pleisictic等也归入这一科中。中国未发现过这一科的化石。

熊科（Ursidae）

现生种分布于全北界和南美洲。这是一些体型笨重的动物。它们的裂齿变小，前臼齿退缩，臼齿加大，冠面纹饰复杂化，基枕部短宽，耳泡扁平，外耳道长。它们大概起源于欧洲渐新世的鼬熊（Cephalogale）。晚第三纪的主要代表是祖熊（Ursavus），这个属在北美和中国也已发现，到上新世现代各属就已出现了。熊类以晚始新世至上新世还有两个旁支。一个是犬熊类（Amphicyoninae）。这类动物主要发现于欧洲大陆，北美也有少量化石。这是一类个体相当大的动物，其牙齿形态与犬科者很接近，所以长期来被归入了犬科。近来发现它们头骨基部构造和四肢的构造与熊的更为接近，才又改归熊科。另一类是半熊类（Hemicyoninae），它们的地理分布与犬熊相同。早、中中新世以半熊（Hemicgon）为代表，晚中新世以印度熊（Indarctos）为代表，而上新世则以郊熊（Agriotherium）为代表。这也是一类个体很大的动物，牙齿与熊类者相当接近了。

鼬科（Mustelidae）

现生种分布于除大洋洲、南极以及一些岛屿之外的各大洲。这是一些小至中型的动物。它们的裂齿都不大，裂叶没有深的中央凹刻，上第一臼齿内半部加大，其长总比外缘长，第三臼齿退失，上、下第二臼齿也很退缩。鼬科在形态上分异很大，有很复杂的发育历史。科以下有水獭类（Lutrinae）、鼬类（Mustelinae）、蜜獾类（Mellivorinae）、臭獾类（Mephitinae）、獾类（Melinae）、美獾类（Leptaretinae）等亚科。鼬科动物的化石广泛发现于全世界。最早发现于渐新世，中新世至现代十分繁盛。

犬科（Canidae）

现生种的地理分布大致与鼬科相同。它们大小中等，属追捕型。头骨低长，齿式较全，仅退失。它的进化主干在北美，始于渐新世。在旧大陆从中新世末才开始出现，主要是貉（Nctereutes）和犬（Canis），显然是从北美通过白令陆桥迁入的。

猫科（Felidae）

现生种分布与上相同。体型由小至大，属跃捕型。头骨短圆，裂齿与裂叶特别发达，犬齿粗大或十分扁长，其他颊齿退化。耳泡圆隆，分为二室，爪特别锐利，伸缩型。在早始新世末在北美出现了早期特化的猎猫类（Nimravinae）。它们的齿式较少退化，上裂齿保留有很大的原尖，但下裂齿下后尖消失。这类动物至晚中新世就绝灭了。欧洲大陆的后猫（Metailurus）有可能是它的后裔。另一支则是假剑齿虎类（Hoplophoneinae）。它们的上犬齿已呈马刀状，下颌联合部有下伸的叶状突起。这类动物始于渐新世，分布于整个全世界。晚中新世出现了真剑齿虎，至更新世晚期才最后在北美灭绝。狭义的猫类大概是从欧洲渐新世的始猫（Proaelurus）经假猫（Pseudaelurus）逐渐演化而成。假猫和后期真猫化石在北美也有发现。

灵猫科（Viverridae）

现生种仅发现于非洲和古北界南半部。这是一类小至中型的动物。头骨形态及牙齿与犬科较接近，但上裂齿原尖较大，且有较发育的前附尖。皮毛多斑纹和腺体发育也是这类动物的特征。最早灵猫发现于欧洲上始新统。从晚渐新世开始，已分成灵猫和□两支。

鬣狗科（Hyaenidae）

的现生代表是体型较大的追捕和食腐动物和一类特化的食蚁动物，仅分布于非洲和亚洲南部。食蚁的土狼（Proteles）牙齿已极退化，狭义的鬣狗则具粗壮的锥形前臼齿，裂齿发育，臼齿退化。其进化主干在古北界和非洲。中中新世时有一早期特化的中鬣狗类（Percrocuta）。晚中新世时鬣狗的种类很多，化石也很丰富，特别是其中的鼬鬣狗类（Ictitheriinae）。至上新世现生属出现，其中有一支，豹鬣狗（Chasmaporthetes）通过白令陆桥进入北美。