大熊猫的历史可谓源远流长。迄今所发现的最古老大熊猫成员——始熊猫的化石出土于中国云南禄丰和元谋两地，地质年代约为800万年前中新世晚期。在长期严酷的生存竞争和自然选择中，和它们同时代的很多动物都已灭绝，但大熊猫却是强者，处于优势，成为“活化石”保存到了今天。
大熊猫的祖先是始熊猫（Ailuaractos lufengensis），大熊猫的标准中文名称其实叫“猫熊”，意即“像猫一样的熊”。这是一种由拟熊类演变而成的以食肉为主的最早的熊猫。始熊猫的主支则在中国的中部和南部继续演化，其中一种在距今约300万年的更新世初期出现，体形比熊猫小，从牙齿推断它已进化成为兼食竹类的杂食兽，卵生熊类，此后这一主支向亚热带扩展，分布广泛在华北、西北、华东、西南、华南以至越南和缅甸北部都发现了化石。在这一过程中，大熊猫适应了亚热带竹林生活，体型逐渐增大依赖竹子为生。在距今50-70万年的更新世中、晚期是大熊猫的鼎盛时期。生活中的大熊猫的臼齿发达，爪子除了五趾外还有一个“拇指”。这个“拇指”其实是一节腕骨特化形成，学名叫做“桡侧籽骨”，主要起握住竹子的作用。
化石显示，大熊猫祖先出现在2-3百万年前的洪积纪早期。距今几十万年前是大熊猫的极盛时期，它属于剑齿象古生物群，大熊猫的栖息地曾覆盖了中国东部和南部的大部分地区，北达北京，南至缅甸南部和越南北部。化石通常在海拔500-700米的温带或亚热带森林发现。后来同期的动物相继灭绝，大熊猫却孑遗至今，并保持原有的古老特征。
中国人对熊猫的认识由来已久，早在文字产生初期就记载了熊猫的各种称谓。《书经》称貔，《毛诗》称白罴（pi），《峨眉山志》称貔貅，《兽经》称貉，李时珍的本草纲目称貘，等等。
1869年3月，法国博物学家阿尔芒·戴维神父（1826.9.7-1900.11.10），在中国四川雅安宝兴县的邓池沟（穆坪）教堂附近科学考察时，发现了当地人称为白熊、花熊的踪迹。通过当地猎人的帮助，4月1日，他采集到白熊标本，毛色有黑有白，脚掌底部多毛，样子像熊，这是他从未见过的奇异动物。它的标本和骨骼运到法国。经巴黎自然历史博物馆科学家阿尔封斯·米勒·爱德华兹鉴定，“黑白熊”是一个新物种，定名为Ailuropoda melanoleuca（猫熊），鉴定报告发表在1869年《巴黎自然历史博物馆之新文档》第五卷，从此，匿居荒野的猫熊进入人类文明的视野。
宝兴县位于中国四川西北部，该地山峦重叠、溪泉甘美、树木参天，四季景色宜人。处于盆地向高原高山的过度地带。蕴藏着全中国近四分之一的动物物种，其中许多是珍禽异兽。1862-1874年，法国传教士阿尔芒·戴维在中国居住期间，得知四川宝兴一带动物种类很多，有一些是人们尚未知晓的珍稀物种，便从上海到达宝兴，担任穆坪东河邓池沟教堂的第四代神父。
1869年的春天，戴维在途中路过一户姓李的人家，突然，挂在墙上的一张黑白相间的奇特动物皮深深地吸引了戴维。主人告诉他：当地人叫这种动物是“白熊”、“花熊”或“竹熊”，它很温顺，一般不伤人。戴维异常激动，他估计这种动物“将是科学上一个有趣的新种”，这次发现将填补世界动物研究的一个空白。为了得到这种奇特的动物，戴维雇佣了20个当地猎人展开搜捕。3月23日，猎人们送来了第一只小“白熊”，遗憾的是他们为了便于携带，把它弄死了。
1869年5月4日，戴维捕到一只“竹熊”，他给“竹熊”取名“黑白熊”，那只憨态可掬的“黑白熊”毛茸茸、黑白相间的外貌，以及又圆又大的脑袋和滑稽可笑的动作倍受戴维的喜爱。经过一段时间的悉心喂养，戴维决定将这只可爱的“黑白熊”带回法国。这只可爱的“黑白熊”经不起长途山路的颠簸和气候的不断变化，还没运到成都就奄奄一息了，戴维只好非常惋惜地将这只“黑白熊”的皮做成标本，送到法国巴黎的国家博物馆展出。世界上第一只大熊猫模式标本竟然就这样产生了。
法国巴黎国家博物馆将这张兽皮展出，经博物馆主任米勒·爱德华兹充分研究后认为：它既不是熊，也不是猫，而是与中国西藏发现的小猫熊相似的另一种较大的猫熊，便正式给它定名为“大猫熊”。
1939年，重庆平明动物园举办了一次动物标本展览，其中“猫熊”标本最吸引观众注意。它的标牌采用了流行的国际书写格式，分别注明中文和拉丁文。但由于当时中文的习惯读法是从右往左读，所以参观者一律把“猫熊”读成“熊猫”，久而久之，人们就约定俗成地把“大猫熊”叫成了“大熊猫”。台湾有家报纸曾撰文给“熊猫”正名，但人民已经习惯，反而觉得“猫熊”不那么顺口了。从此，“大熊猫”这个现代名称就这样诞生了！戴维也就成了第一个向西方世界介绍中国宝兴大熊猫的外国人。
在戴维神甫发现大熊猫的67年之后，1936年，35岁的纽约女服装设计师露丝·哈克利斯新婚。她丈夫威廉·哈克利斯是一个狂热的探险家，结婚后两周就奔赴中国寻找大熊猫。然而威廉还未到达大熊猫产区便病死在上海。露丝决心完成丈夫的遗志，在丈夫去世两个月后的1936年4月启程前往中国。
露丝的探险队仅有两个人——她和25岁的美籍华人杨昆廷。他们从上海乘坐小木船逆水而上到达成都，然后进入汶川，在深山老林里寻觅大熊猫的踪迹，设置猎捕的陷阱。1936年11月9日，当杨廷昆从树洞里捉出一只毛茸茸的小动物，递到已经冻得麻木的露丝怀里时，她简直难以相信，这就是西方人半个多世纪以来梦寐以求的大熊猫活体，露丝以为这只不到3磅的小家伙是雌性（后来证明是雄性），便用杨廷昆妻子的名字给它取名“苏琳”。幸运的露丝带着苏琳迅速返回成都，随即乘飞机到上海。
尽管西方人已寻求大熊猫半个多世纪，并且知道它是濒临灭绝的珍稀动物，但直到那时，中国人对大熊猫的了解还几乎为零。猎人可以任意捕猎这种“熊”，政府也没有任何保护的规定和措施。露丝的麻烦并不在于她捕获了大熊猫，而是进入中国内地的手续不全，因此不能离境。最后她采取行贿的办法登上了到美国的轮船。她把苏琳装在一个大柳条筐里，在海关登记表上写上“随身携带哈巴狗一只”，混出了海关。
露丝带着苏琳还在太平洋上航行，越洋电报早已把消息传遍了美国。轮船在旧金山码头靠岸时，正是圣诞节的前一天，惊喜万分的美国人在码头上举行了盛大的欢迎仪式，他们为珍贵的客人安排了最豪华的套房，召开隆重的欢迎晚会。苏琳被送到许多大城市展出，所到之处无不引起轰动。曾经为寻找大熊猫到过中国的罗斯福的儿子西奥多见到苏琳时，十分动情地说，“如果把这个小家伙当作我枪下的纪念品，我宁愿用我的儿子来代替。”
经过激烈的竞争，芝加哥布鲁克菲尔德动物园得到了苏琳。人们像潮水似的涌向这里，最多的一天达4万人，超过了该动物园的入园最高记录。苏琳的一举一动都成为报纸的新闻。商人们争先恐后地赶制大熊猫形象的产品。时髦女郎身着大熊猫图案的泳装招摇过市。甚至一种鸡尾酒也以大熊猫为名。露丝和苏琳的故事成为畅销书，并搬上了银幕。
不幸的是苏琳只活了一年，被做成标本永久陈列。苏琳的出现，使大熊猫从博物馆走进大众。它不仅珍稀，而且可爱，一时间成为了全世界的动物明星。各西方大国竟相到中国捕捉大熊猫，从1936年到1941年，仅美国就从中国弄走了9只大熊猫。成都的教会学校华西大学在其中帮了大忙。在大熊猫产区呆了20年，有“熊猫王”之称的英国人丹吉尔·史密斯在1936年到1938年的3年间，共收购了9只活的大熊猫，并把其中6只带到了英国。
二战期间，伦敦动物园的大熊猫“明”在德机的轰炸下表现镇定，玩耍自如，成为伦敦市民心目中的战时英雄。在战争最严酷的时候，报纸仍然在报道明的生活。明在1944年底去世。《泰晤士报》刊登的讣告称：“她可以死而无憾，因为她给千百人带来了快乐”。二战结束后的1945年12月，英国人又通过外交途径，组织了一支200多人的队伍，到汶川进行大搜捕，终于捕获到一只大熊猫送到英国。像中国的许多事物一样，熊猫在国外大出风头以后，在中国的地位迅速攀升。从20世纪40年代开始，政府开始限制外国人的捕猎活动。
大熊猫每天除去一半进食的时间，剩下的一半时间多数便是在睡梦中度过。在野外，大熊猫在每两次进食的中间睡2-4个小时，平躺、侧躺、俯卧，伸展或蜷成一团都是它们喜好的睡觉方式。在动物园里面，饲养员每天两次定时给它们喂食，所以大熊猫其他的时间都用来休息。即使在睡觉的时候大熊猫看起来也很可爱。它们非常的灵活，能够把它们笨重的身体摆成各种各样的姿势。最喜欢的姿势便是腿撑在树上，并用手遮住眼睛。
大熊猫最可爱的特点是它那胖嘟嘟的身体和他那内八字慢吞吞的行走方式。这是因为它们生活的环境里面，有充足的食物，没有天敌，没必要行动很快。但是，正是它这种慢吞吞的动作使它能够保存能量，以适应低能量的食物。它们有时候也会爬树侦察情况，逃避入侵者，或是打盹。
大熊猫善于爬树，也爱嬉戏。爬树的行为一般是临近求婚期，或逃避危险，或彼此相遇时弱者借以回避强者的一种方式。熊猫有时还下到山谷，串入到山村小寨或住宅，把锅盆桶具，尤其是圆形的器皿当成玩具，玩耍后弃置山野。有时它们还和羊、猪等家养的牲畜亲善，随着同吃同住。
通常情况下，大熊猫性情总是十分温顺，初次见人，常用前掌蒙面，或把头低下，不露真容。它们很少主动地攻击其他动物或人，在野外偶然相遇时，总是采用回避的方式。但一但当上了妈妈，其小宝贝就是神圣不可侵犯的，即便是关怀看望，也会惹怒母亲大动肝火，张牙舞爪，动手动脚。有时它们还爱作一些修饰及其他一些求适活动。可以象猫一样把身体伸直，前是伸开，后半身抬起，让身躯灵活舒展，或睡醒以后，前肢直伸打哈欠。如果被水沾湿或过河涉水后，也可以象狗一样把身上的水抖掉。
在野外，大熊猫通常在发情季节发生冲突，特别是当三到四只雄性追求一只发情的雌性时。有时候，雌性和雄性也会发生争斗。在动物园，它们的争斗通常是因为水，食物或某只大熊猫占据了好的地盘。
野生熊猫栖息于密林之中，它们生长到一定阶段要进行婚配和生育，即发情、求偶、交配、妊娠和育幼。熊猫平时孤居，到了繁殖季节，雌雄互相吸引，在稠密的竹林里，开始进行各种求爱活动。熊猫是属于多雄争配制。它们一生中产仔数量少，且幼仔不易成活。由于熊猫生殖能力和育幼行为两方面的高度特化，使熊猫的种群增长十分缓慢。
圈养条件下雌性大熊猫4岁左右，雄性大熊猫6岁左右进入性成熟，野外大熊猫性成熟稍晚。大熊猫除发情配种季节外，其他时候一般是单独生活，各有其活动的区域。
雌性大熊猫每年发情一次，每次只有短暂的2-3天，发情时期通常在在每年的3-5月。成年雌雄大熊猫相互间主要通过气味嗅觉（通过留下气味标记和嗅闻标记）的通讯方式逐渐聚集在一个地方并相互了解、相互吸引，到发情高潮时相互间通过连续不断的咩叫和鸟叫声以及待配姿势等听觉、视觉通讯方式表达爱意并达成配对交配。在大熊猫交配场地有时有多达2-5只雄性大熊猫通过打斗竞争并先后都与同一雌性大熊猫成功交配的情况，也有仅一只雄性与一只雌性大熊猫交配的情况。交配多在地上，也有在树上进行。在交配现场也有亚成年以及交配能力弱的大熊猫在旁观摩学习。雄性大熊猫的发情行为随雌性大熊猫的发情行为发生而发生，也随其达高潮而达高潮。在同一发情季节，一只雄性大熊猫可与多只雌性大熊猫交配，同样一只雌性大熊猫也可接受多只雄性的交配，因此在大熊猫世界的婚姻是多雄多雌制。交配完成后雌雄大熊猫再次分开单独生活，妊娠、分娩和育幼等工作由雌性大熊猫独自完成。
产仔当妈妈的大熊猫，为了下一代的生命安全，一改过去的温顺脾气，戒备心很重，不允许任何动物（包括人）接近它那神圣不可侵犯的小宝贝。
大熊猫妊娠期为83-200天，幼子通常在8月左右出生，出生的巢穴通常是一个隐蔽的树洞，或天然的岩洞，里面有大熊猫妈妈精心铺垫的树枝和干草。
大熊猫繁育最奇特的一点是它的新生儿在出生时发育相当的不成熟，体重仅仅是它母亲体重的0.1%，初生幼仔体重很轻，初生重平均为145克左右，约为成年大熊猫体重的千分之一，最轻的为51克，最重的为225克。照顾孩子对于雌性大熊猫来说是一项非常艰巨的任务，通常历时18个月，有时甚至长达两年，直到她的下一个孩子出生。
刚出生的大熊猫皮肤是粉红色的，带有稀疏的白毛。在它刚出生的几周里，大熊猫妈妈会一直将孩子抱在怀里，温暖它、保护它，几乎寸步不离，移动的时候就把它衔在嘴里。在这一点上，圈养大熊猫和野外大熊猫是相同的。如果看到大熊猫妈妈舔它的孩子，很可能那是在帮助孩子排便。大熊猫育幼期间，幼仔的叫声是母仔间联系非常重要的通讯工具，幼仔想吃奶、想排便、受冷或过热或其他原因的不适，幼仔都通过不同叫声提醒母兽满足其不同需要。在1-2周后，长黑毛的地方开始变深。在一个月内，它们慢慢长出黑色的耳朵、眼眶、腿和肩带，变的更像妈妈了。当幼仔6-8周大时，它们可以睁眼了，并开始长牙；三个月后就可以慢慢的爬动了。
在野外，如果出生的是双胞胎（圈养下，大熊猫产双胞胎比例近50%），大熊猫妈妈通常会忽视或拒绝较弱的一个，这能保证至少一只成活。在圈养情况下，会进行人工饲养，并采用换崽技术，尽量使所有的大熊猫幼仔都能成活。
大熊猫每天需要花费将近一半的时间来进食。大熊猫的消化道保留了祖先的特性，与肉食类动物相似，如相对较短的消化道、锋利的犬齿、单室胃，没有盲肠以及相对锋利的爪和较发达的肉垫。在慢长的进化过程中，逐渐演变成以高纤维竹为主食，并演化一些适应以竹为生的结构特点，如咬肌、齿冠齿突发达，前爪除有五趾外还演变出一伪拇指组成对握结构以便于握竹。
大熊猫大多数的时间都是在手脚并用地收集、准备食物和进食。它们并不在乎它们在什么地方——坐着、平躺、侧倚——它们只是不停的剥竹竿，吃竹叶。大熊猫食物的99%都是竹子，有时候也可能是一些野花，藤蔓，野草，蜂蜜，甚至是一些肉。
大熊猫主食竹子，也嗜爱饮水，大多数大熊猫的家园都设在溪涧流水附近，就近便能畅饮清泉。大熊猫每天至少饮水一次，有的地方虽然食物很丰富，缺了水，也难以找到大熊猫的身影。到了冬季，当高山流水被冰冻结以后，有的大熊猫也可能因为留恋自己家园的隐蔽条件和食物基地而不惜长途跋涉，沿沟而下，到谷中去饮水，然后返回家园。大熊猫取水总是求近舍远，日复一日地走出一条明显的饮水路径。它们到了溪边，以舔吸的方式饮水，若溪水结薄冰或被砂砾填没，则用前掌将冰击碎或用爪挖一个大约25×20米的浅坑舔饮。大熊猫以竹类为主要食物，而竹类却难以消化、吸收。由此，使大熊猫的能量摄入受到极大的限制，它的一切活动都必须考虑到尽量多地摄入能量，尽量少地消耗能量。
随着气候和食物分布的变化，大熊猫有垂直迁移习性，夏季上移高山、撵笋觅食，秋冬高山积雪则下移到中低山地区。
大熊猫对竹类的消化利用率较低，食物在体内停留的时间短，因而采取大量进食、快速排出的方式，来获得足够能量以满足其需求。根据不同季节大熊猫采食竹子部位的不同，其每天的采食量大致如下：竹笋23-40千克；竹叶10-18千克；竹秆17千克。大熊猫是一种非常聪明的动物，这表现在它们优良的采食策略上。它们不但选择区域内营养价值最好的竹子种类，而且还优先选择营养价值最高的部位。采食的顺序为竹笋，嫩竹，竹秆。
