兔科（Leporidae）在地史上出现较早.最早的化石,发现于我国河南卢氏,距今约46 Ma的中始新世地层中,称为卢氏兔（Lushieagus）.内蒙古的沙漠兔（Shanolagus）和北美的麦通兔（Mytonolagus）等发现于晚始新世,距今约40 Ma.他们都属于古兔亚科（Palaeolaginae）.这时的亚洲与北美之间是通过白令海峡相连的.之后,兔科在北美蓬勃发展,有古兔、巨兔、始兔、次兔等.再后有10 Ma多的空白,到30 Ma前,出现了现生的棉尾兔.我国和卢氏兔同时代的还有壮兔、沙漠兔.在渐新世时,中国华北还发现有戈壁兔（Gobiolagus）和链兔（Desmatolagus）等.

渐新世后期,由古兔类又进化衍生出始兔亚料（Archaeolaginae）,主要分布在北美,至中新世晚期才进入欧亚.中国上新世地层中发现的短脚次兔（Hypolagus brachypus）即属始兔亚科.现生的兔属（Lepus）种类,在中国上新世时有联合翼兔（Alilepus annectens）,更新世时有翁氏兔（Lepus wongi）.到第四纪我国仅有野兔一属,如著名的周口店古人类遗址发现的大量兔化石与现生华北的野兔为同种,我国至今无穴兔化石发现.欧洲的兔科化石出现很晚,到六七百万年前才在东欧有翼兔发现,以后又发现次兔、三裂齿兔、穴兔等.据考证研究,家兔是由地中海沿岸的野生穴兔驯化而成,然后由欧洲引入中国的.