Ensuite, à l'Oligocène, se dessine nettement, chez les Félidés, une tendance aboutissant à l'individualisation de deux lignées différentes de félins, d'une part de gros animaux, robustes, mais lents, pourvus d'énormes canines en lames de sabre : les Eusmilus, et d'autre part, de gros chats plus souples et plus rapides avec une denture voisine des actuels Félidés : les Proailurus, puis les Pseudailurus dont la démarche rappelle celle des Viverridés. Par exemple, l'actuel Fossa (Crytoprocta ferox) en est un véritable fossile vivant. Le Pseudailurus serait le premier membre de la famille des chats modernes dont Smilodon, en Amérique, est un représentant spectaculaire. Les petits félins s'adaptent alors à des contrées aussi diverses que les déserts, les forêts, les steppes et les marécages.
Vient le temps du Miocène où, en France, vivait Felis zitteli, un animal très voisin du chat sauvage actuel de nos pays, et celui du Pléistocène, au Quaternaire, qui voit l'apparition du genre Felis alors que les félins primitifs, les Smilodons et les Machairodus, sortes de tigres à canines en sabre, disparaissent à leur tour.