Pierwsze szczątki koniowatych datuje się na dolny eocen, czyli sprzed około 70 milionów lat.

Były to zwierzęta niewielkie, mierzące od 30 do 50 cm. Ich nogi nie przypominały zupełnie nóg dzisiejszych koni - przednie miały cztery palce a tylne trzy.

Hyracoterium zamieszkiwały obszary leśne, żywiąc się pędami i gałązkami roślin i posiadały niezłożone zęby trzonowe były typu guzkowatego.

Następnie pojawił się Eohippus, który zamieszkiwał tereny Ameryki Północnej. Jego gatunek był obecny aż do okresu eoceńskiego w epoce trzeciorzędowej. Był mniej więcej wielkości, lisa posiadał pięciopalczaste kończyny, pozbawione kopyt. Eohippus miał zęby typu pierwotnego, świadczące o spożywaniu pokarmu roślinnego.

W miocenie doszło do wykształcenia się innych form: Parahippus i Meryhippus, ich szczątki odkryto w Ameryce Północnej.

U zwierząt tych zaobserwowano zanik stopy paropalczastej na rzecz jednopalczastej. Charakteryzowała go również większa rozmaitość w budowie zębów trzonowych. U potomków Eohippusa, którzy należeli do przodków współcześnie żyjących koni. Dochodziło do zmian w jego wysokości, uzębieniu, czy też zaniku palcochodności i zmniejszanie się ich liczby na rzecz wykształcających się kopyt. Było to konsekwencja pionizacji kończyn zwierzęcia.

Poglądy na temat filogenezy koni są odmienne. Według pierwszej polifiletycznej teorii, miały one kilku swoich przodków żyjących w pleocenie. Twórca tej był Rutimayer, który na podstawie swoich obserwacji wyciągnął wnioski, ze rożne formy koni żyjących współcześnie miały swoich rożnych, dzikich przodków. Kolejna dzieliła konie na dwie grupy: ciepłokrwiste(wschodnie) i zimnokrwiste(zachodnie) a każda z nich miała innego przodka. Podział ten został powszechnie przyjęty i jest stosowany również obecnie. Według Stegmana konie dzieli się na pięć grup, a każda z nich pochodziła od rożnych przodków. Antonius dzielił konie na trzy grupy: Equus orientalis, pochodzący od tarpana, Equus ferus, którego przodkiem miał być koń Przewalskiego i Equus robustus - pochodzący od Equus caballus mosbachensis. Ciekawy pogląd na temat filogenezy koni przedstawił Skorkowski, który to uważał ze cechy koni żyjących w plejstocenie obecne są również u koni współczesnych i przejawiają się one do dziś.

Profesor Vetulani, w efekcie obserwacji dotyczących konika polskiego, wnioskował, ze nie jest on następcą oddzielnego podgatunku tarpana zwanego leśnym. Jego teoria nie zyskała żadnej aprobaty ani tez wielu zwolenników. Warto również zaznaczyć ze Gromova, podczas swoich obserwacji doszła do wniosku ze kości tarpana i konia Przewalskiego są niczym innym jak oddzielnymi gatunkami. Lecz naukowcy nie akceptowali tej hipotezy uważając, iż ze należą one do tego samego gatunku. Pomocne w rozstrzygnięciu sporu okazały się badania chromosomów prowadzone przez Freschkopa. Okazało się ze liczba chromosomów u konia Przewalskiego wynosi 66 a u konia domowego tylko 64. Zaczęto się nawet zastanawiać czy nie przyjąć teorii Gomovej za prawdziwą. Lecz okazało się, że po skrzyżowaniu obydwóch koni uzyskano płodne potomstwo. Poza tym obecność kasztanów na kończynach piersiowych i miedniczych u tych koni, stanowi o pokrewieństwie. Ostateczna wersja wspólna wszystkim głosiła ze w mezolicie istniał tylko jeden gatunek konia -koń Przewalskiego. Ponadto był on gatunkiem, z którego początek wzięły inne gatunki ówcześnie żyjących koni.

Jednak dopiero w pliocenie - ostatniej epoce trzeciorzędu - nastąpiło przekształcenie wielopalczastych kończyn w jednopalczaste, na których zwierzę opierało się tylko na palcu środkowym, zakończonym kopytem.

Palce boczne są tu już wyraźnie zredukowane. Stwierdzono to na podstawie badania szczątków kopalnych Pliohippusa.

U tej formy rozwojowej ekwidów (koniowatych) wystąpiła zdolność wysuwania się zębów trzonowych z zębodołów w miarę ich ścierania. W zębach tych uformowały się także korony z warstwami cementu w zagłębieniach pomiędzy rozwiniętymi fałdami emalii.

Dopiero z końcem plejstocenu pojawiają się jednopalczaste ekwidy - Plesippusy, których kończyny wspierają się już zdecydowanie na jednym (środkowym) palcu, zaś po drugim i czwartym palcu pozostały tylko szczątkowe kostki rysikowe.

Pomimo tych zasadniczych zmian w budowie kończyn i uzębienia Pliohippusy oraz Plesippusy miały jeszcze cechy form pierwotnych. Taka ewolucja przodków konia, która zaszła w ciągu kilkudziesięciu milionów lat ma swoje uzasadnienie. W końcu okresu trzeciorzędowego nastąpiło znaczne rozszerzenie stref klimatu kontynentalnego, związane z ochłodzeniem i spadkiem wilgotności.

Czego skutkiem było kurczenie się terenów bagiennych puszcz, a na ich miejscu powstawały suche stepy. Tak, że zwierzęta zamieszkujące do tej pory wilgotne i bagniste puszcze, zostały zmuszone do życia na stepach.

Na twardej powierzchni stepu wielopalczasta stopa przeszkadzała w szybkim biegu, przy pokonywaniu dużych przestrzeni w poszukiwaniu nowych pastwisk i wody, oraz w czasie ucieczki przed drapieżnikami. Dzięki temu zwierzęta będące przodkami koni ewoluowały w kierunku zwiększenia odporności i szybkości niezbędnej w warunkach stepowych.

Jednopalczaste kończyny pozwoliły im nie tylko szybko biegać, ale i rozgrzebywać śnieg w poszukiwaniu pożywienia. Udoskonalone zęby trzonowe powalały dokładniej przeżuwać pokarm.

Za ojczyznę konia właściwego uważa się teren współczesnej Północnej Ameryki, skąd dopiero w epoce górnego pliocenu Plesippusy przedostały się do Azji, Europy i Afryki, dzięki połączeniu Eurazji z dzisiejszą Ameryką Północną wąskim przesmykiem, na którego miejscu obecnie znajduje się cieśnina Beringa.

W okresie lodowcowym na skutek całkowitego zamarznięcia terytorium obecnej Ameryki Północnej koniowate wyginęły. Ocalały jednak w Eurazji.

Na terenie Australii, Nowej Zelandii i na wyspach Oceanu Spokojnego nie występowały naturalnie konie, przybyły one tam z ludźmi w XVI wieku naszej ery.

W okresie trzeciorzędowym, w górnym pliocenie, pojawiły się jednopalczaste ekwidy nazwane Equus stenonis, będące potomkami Plesippusa. Wielu paleontologów uważa Equus stenonis za przodka konia właściwego. Jest to jednak tylko hipoteza. Również formy przejściowe między Equus stenonis i Equus caballus pozostają w sferze domysłów.

Jeśli chodzi o okres udomowienia konia, wszyscy są zgodni, że stało się to stosukowo późno. Inne gatunki takie jak owca, bydło, świnia zostały udomowione już w neolicie. Pierwsze poglądy na ten temat mówiły o udomowieniu go już w mezolicie, lecz nie zostały potwierdzone. Większość badaczy skłania się, że koń został udomowiony dopiero w epoce brązu w Azji i troszkę później w Europie. Nowe hipotezy sugerują, że w epoce brązu miał miejsce dopiero początek domawiania koni. Za tą hipotezą przemawia fakt, że nie znaleziono licznych ich szczątków podczas wykopalisk prowadzonych na stanowiskach neolitycznych.

Z dotychczasowych dowodów wynika ze udomowienie maiło miejsce w epoce brązu i było procesem politopicznym. Nie było ono również aktem jednorazowym, lecz wymagało czasu.

Należy pamiętać, że obok osobników żyjących jako udomowione, występowały również konie dzikie, żyjące w warunkach naturalnych. Mogły się one ze sobą krzyżować. Dzikie konie na Syberii udomowiono w XVIII wieku, na Ukrainie zaś dopiero w XIX wieku. W tym samym czasie przestał istnieć w Rosji ostatni tarpan.

Ostatnie dziko żyjące konie w Polsce wyłapano w 1780 r. w okolicach Białowieży i przetransportowano do zwierzyńca Zamojskich. Lecz 1800 roku z powodu trudności aprowizacyjnych, rozdano je okolicznym rolnikom. Ich potomkowie żyją współcześnie jako koniki polskie.

Do dziś przy życiu utrzymały się cztery podrodzaje

koni właściwych (Equus Caballus),

koni paskowanych - zebr (Equus Hipotigris),

osłów (Equus Asinus),

półosłów (Equus Hemionus).