貓科動物包括小型至大型的不同大小的食肉獸類,全世界共有大約38種,分布於除南極洲、大洋州、馬達加斯加和其他一些海洋性島嶼外的世界各地,尤其是熱帶、亞熱帶地區種類最多,是食肉類動物中占有首要地位的一個類群,種類繁多,分布廣泛,與人類的關係也十分密切。
貓科動物的外形均與家貓相近,十分勻稱。頭圓吻短,眼睛大而圓,瞳孔直立,耳朵小,而呈圓形或尖形。牙齒的數目減少,只有28-30枚,但很多牙齒的形狀變得很強大,同時連帶著上下頜骨也變得短而粗壯,而控制頜骨的肌肉及附著的顴弓也變得更堅強有力。門齒較小而弱,上下頜各有3對,主要作用是啃食骨頭上的碎肉和咬斷細筋。犬齒長而極為發達,最為突出醒目,而且還與附近的門齒及前臼齒之間保持相當的空隙,是主要的武器,用來殺傷或咬死獵物,由於前後有間隙,因此能咬得更緊,貫穿得更深。上下4枚犬齒相合,好比4支槍尖交錯一般。臼齒只有1對,上臼齒退化,都是非常弱小,而且被壓縮到內側,但是下臼齒則很堅強發達。裂齒強大,又有兩三個特別銳利的齒尖,上下交錯,形如剪刀,可能咬穿最硬厚的牛皮或割裂最堅韌的獸肉。裂齒位置靠後,接近咀嚼肌,所以它們的強力咬切動作均後移至嘴角。
貓科動物全部感覺器官都高度發達,視覺、聽覺、嗅覺都好,而且觸鬚又多又長,特別是棲息於森林中的種類,與此相關聯的是大腦非常發達。具有靈敏的嗅覺,但不專靠追循嗅跡。而套用聽覺和視覺則更形重要。貓類聽覺很精細,能確定聲源的方位。這種高度發展的能力,對潛行、跳躍式撲獵頗為重要。眼睛大而圓,在比例上是食肉動物中最大的。瞳孔富於伸縮性,在夜間能充分放開,以便最大限度地吸收光線,而在光線強烈時,小型種類的瞳孔可以縮成一條狹線,大型種類則以可縮成小圓孔,藉此避免眩耀,所以既能看清黑暗中的物體,也能看清強光下的物體。視網膜包括有圓錐細胞、圓柱細胞,能區別顏色,對短波光線的感受,超過人類的六倍,所以對驟然的黑暗,貓眼睛亦比人類更能適應,調整的更快。在夜間,當光線射入眼睛所見到的反射光,是由於透明視網膜色素層的特殊反射現象,這種現象在夜行性食肉獸中均可見到,而貓類則較顯著。觸鬚、眉毛和上臂下端的長而硬的剛毛,均與神經相通,司觸覺作用,尤其是觸鬚,就象汽車頭上的指示桿,在黑暗中可藉以探尋可通過的路徑,所以在茂密的森林中夜間活動,比在草原中更需要觸鬚的幫助。舌頭的主要功用不是司味覺,因為它們的味腺小而不發達,而且進食的時候狼吞虎咽,好象也不太需要品嘗滋味,但是舌上有又多又密的舌刺,為其他食肉類所少見。舌刺的尖端朝後,屬於角質,很硬,其功用是把骨頭上面的余肉舔食乾淨。在正常光照條件下、家貓和野貓有同樣敏銳的視覺。
貓科動物的身體和四肢長短適中,體型瘦削,但肌肉發達,結實強健。頸部粗短,以便承受頭和牙齒的猛烈咬齧動作而引起的震動。四肢較短,但粗壯而沉重。趾行性,前肢5趾,但拇趾高而小,後肢四趾,所以著地的腳印前後都只現出四趾。除獵豹外,爪均彎曲銳利,能伸縮,而且有爪鞘的保護,靈活的各趾與能伸縮的利爪相結合,有兩對彈性韌帶,拉起末端趾節,爪便縮入爪鞘內。當屈肌縮短,連線末端趾節的肌肉收縮,使趾節彎曲向下,爪隨即伸出,這樣既可以避免趾尖磨鈍,又免得觸地出聲,使四肢,特別是前肢成為完善的捕食器官,其功用為抓攫、撕裂和打擊,作為一項攻擊的武器,爪的作用尚先於齒,即必須先用爪抓著獵物,然後才能用牙去咬。不同的種類攻擊的方式及姿態均不盡相同,而且與目標的大小、實力及當時的情況(靜立、行動、位置、時間等等)都有關聯。有時是跳到獵物背上,以兩掌抓著它的頸部和吻部,猛力把它的頭扭轉甚至擰折;有時是由下面抓著獵物的喉嚨,撕裂或按在地上悶死;有時是在抓住之後,用犬齒咬斷頸椎;甚至有時只需猛力一掌,就把獵物的頸部擊折了。它們在行走和奔跑都採用趾行性,跖不著地,因此重心向前,特別輕捷而富於彈力,跳躍的能力也遠遠超過其他食肉類動物。著地的是各趾的趾墊和掌中的肉墊,所以悄無聲息,這也是其採用埋伏和奇襲等特殊的獵食方式所必需的。
貓科動物線上條上一般顯得非常優美悅目,全身毛被密而柔軟,有光澤。體色由灰色到淡紅、淺黃以至棕褐色,在食肉類中是毛色絢麗的類群。在毛色和花紋方面則有很大變化,有的有斑點(如豹和雪豹),有的有斑紋(如虎),有的兼具斑點、斑紋(如虎),有的則完全沒有花紋或者花紋極少(如獅、美洲獅),這些都與它們的生境具有密切的關係,但是毛色和花紋也不全是取決於保護色的作用,其他因素還包括棲息地的溫度、濕度、光線等,溫度高、濕度大及森林中光線微弱,毛色通常較深,反之,如果溫度低、陽光充足、氣候乾燥,毛色就會變淡。貓科動物的尾巴粗細一致,除少數種類外,均比較長,末端鈍圓。
貓科動物在《瀕危野生動植物種國際貿易公約》中,有獰貓、雲豹、虎等20種被列入附錄I,其餘所有種均被列入附錄II。我國將雲豹、豹、虎和雪豹4種列為國家I級保護動物,猞猁、草原斑貓、荒漠貓、叢林貓、兔猻、金貓和漁貓列為II級保護動物。