Ewolucja wilka jest długa plus skomplikowana. Pierwotnie przyjmowano że psy (Caninae) wywodzą się z rodzaju Tomarctus (ok. 15 mln lat temu) to znaczy z bocznej gałęzi podrodziny Borophaginae, której wzornictwo przypominał poniekąd właściwe, nowoczesne psowate (Caninae). Obecnie uważa się że był to wyłącznie przypadek wczesnej konwergencji oddzielnych linii filogenetycznych. Nie poznano w charakterze na razie pierwszego prawdziwego taksonu, który dał start nowoczesnym gatunkom z podrodziny psowatych właściwych (Caninae). Pierwszym opisanym taksonem prawdziwych psów był sposób Leptocyon żyjący od momentu 34 mln do 10 mln lat temu, który dał start rodzajowi Eucyon, tudzież co zbyt tym idzie wszystkim współczesnym psowatym. Rodzaj Canis pojawił się przypuszczalnie ok. 8 mln lat temu wewnątrz Ameryce Północnej.
Pierwszym prawdziwym przodkiem rodzaju Canis był jeden z gatunków rodzaju Eucon żyjący do wnętrza późnym miocenie (torton) naokoło 8 – 9 mln lat temu. Gatunkiem tym był może Eucyon davisi (8,4 mln lat temu), zaś pierwszym prawdziwym gatunkiem rodzaju Canis był Canis cipio żyjący ok. 8,2 mln lat temu. Około 3 – 4 mln lat temu pojawił się zwierzchni rzetelny przodek wilków (podrodzaj lupus) – Canis donnezani który dał start nowej linii psowatych do której należą: wilki szare (wilki naturalne, psy domowe dodatkowo dingo), kojoty, wilki czerwone plus etiopskie (kaberu).
Prawdopodobnie pierwszym prawdziwym wilkiem był Canis edwardii żyjący wokół 2 mln lat temu, ten rodzaj przyczynił się do powstania wszystkich dziś żyjących gatunków wilków. W Eurazji dał start wilkowi szaremu, oraz w środku Ameryce Północnej wilkowi czerwonemu także kojotowi. W Ameryce Południowej potomek Canis edwardii – wilk Canis ambrusteri wyewoluował do wilka strasznego. Z Eurazji wilk popielaty migrował na przestrzeni jednego ze zlodowaceń ok. 750 tys. lat temu do Ameryki Północnej, zaś naokoło 100 tys. lat temu wilk okropny z Ameryki Południowej powiększając faunę psowatych na kontynencie północnoamerykańskim. Około 100 tys. lat temu wilk kredowy wewnątrz Afryce (Etiopia) dał start najmłodszemu gatunkowi wilka czy kaberu.
Wiele wilków nie przetrwało epoki lodowcowej, dawny wśród nich też wilk okropny (Canis dirus), Canis neghringi, Canis arnensis (jego potomkiem jest współcześnie wymarły psisko z Sardynii), Canis gezi lub Canis ameghinoi. Ostatnio znaleziono miejsce, gdzie wilk straszny, jak zabytek epoki lodowcowej przetrwał nadal 8 tys. lat (góry Ozark).
Wilk tasmański (workowaty) nie zważając na wielu podobieństw nie jest spokrewniony z rodziną psowatych.