犬形類動物主要包括犬、熊、海豹及海獅等，大多在距今5500萬年至3370萬年的始新世時進化出現。犬類是最早出現的犬形類群成員，在中新世就已出現，但直到始新世，鼬類、浣熊類和熊類等犬形類動物才進化出現。其中不少成為小型雜食性攀緣動物，也有些成為植食性動物或小型地麵肉食性動物，還有一部分進入水中生活。
恐狼類
恐狼類是犬形類動物的一種，在更新世時分布於今天的北美洲地區。與現生的狼類相比，恐狼類的顱骨和牙齒都比較大，頸部強健，鎖骨由小型骨裂片組成，並有韌帶支撐，這樣可擴大前肢的擺動範圍。這些特征表明它們比現生犬類更能咬碎動物的骨頭。古生物學家曾在美國的一個瀝青坑中發現了1600具以上的恐狼類化石，它們似乎是想吃陷於瀝青中的動物，卻導致自己也身陷其中。
海豹、海獅及海象
海豹、海獅及海象都是在漸新世進化出現的犬形類動物。它們的早期類型和水獺很像，四肢也變成了適宜遊泳的鰭狀，所以也叫鰭腳類。
到了中新世後期，海豹已遍布全世界，海象和海獅則在北半球進化出現。現代鰭腳類則多分布在南北半球的沿海地區，其中絕大部分時間都在水中度過，但在交配、產仔和換毛的時候仍然要到陸地上來。
熊類
犬形動物類群中也包括熊類群，它們由現生的8種熊共同組成，這些熊中大多數都是扁平足的雜食性動物，有些則變成洞熊類，例如大熊貓和更新世的洞熊。在更新世，洞熊生活於亞歐大陸北部，身體比現生的熊大一些，在中國北京周口店曾經發現過洞熊的化石。當時，有些熊類已經滅絕，包括似犬的半熊類群、似浣熊的雙犬齒獸類以及會遊泳的闊波熊等。