兔科（Leporidae）在地史上出現較早。最早的化石，發現於我國河南盧氏，距今約46 Ma的中始新世地層中，稱為盧氏兔（Lushieagus）。內蒙古的沙漠兔（Shanolagus）和北美的麥通兔（Mytonolagus）等發現於晚始新世，距今約40 Ma。他們都屬於古兔亞科（Palaeolaginae）。這時的亞洲與北美之間是通過白令海峽相連的。之後，兔科在北美蓬勃發展，有古兔、巨兔、始兔、次兔等。再後有10 Ma多的空白，到30 Ma前，出現了現生的棉尾兔。我國和盧氏兔同時代的還有壯兔、沙漠兔。在漸新世時，中國華北還發現有戈壁兔（Gobiolagus）和鏈兔（Desmatolagus）等。
漸新世後期，由古兔類又進化衍生出始兔亞料（Archaeolaginae），主要分布在北美，至中新世晚期才進入歐亞。中國上新世地層中發現的短腳次兔（Hypolagus brachypus）即屬始兔亞科。現生的兔屬（Lepus）種類，在中國上新世時有聯合翼兔（Alilepus annectens），更新世時有翁氏兔（Lepus wongi）。到第四紀我國僅有野兔壹屬，如著名的周口店古人類遺址發現的大量兔化石與現生華北的野兔為同種，我國至今無穴兔化石發現。歐洲的兔科化石出現很晚，到六七百萬年前才在東歐有翼兔發現，以後又發現次兔、三裂齒兔、穴兔等。據考證研究，家兔是由地中海沿岸的野生穴兔馴化而成，然後由歐洲引入中國的。
（二）鼠兔科
鼠兔科（Ochotonidae）在地史上出現略遲，最早的鼠兔化石發現於漸新世晚期（約23 Ma）。歐洲第三紀中期鼠兔化石較多，如兩棲兔（Amphilagus）、雷兔（Titanomys）等。中國漸新世時有中華兔（Sinolagomys），中中新世（約13 Ma）時，內蒙古生活著兩類鼠兔—戈壁跳兔（Alloptox gobiensis）和弗氏跑兔（Bellatona forsythrnajori）。後者可能是鼠兔（Ochotona）類的祖先類型。鼠兔屬最早出現於晚中新世（約8 Ma）。這壹時期，中國有西藏吉隆鼠兔（Ochotona guizhongenensis）和華北的拉氏鼠兔（Ochotona lagrelii）化石。鼠兔的現生種，有柯氏鼠兔（Ochotona koslowi）和達烏爾鼠兔（Ochotona dauurica）等。在中更新世時，華北還有壹種大型復齒鼠兔（Ochotona complicidens）。
由以上簡述可以看出，兔形類基本是在北方大陸生活的小動物。亞洲發現的時代最早，占據著兔形類起源、演化的關鍵位置。北美的兔科、鼠兔科化石都很豐富，是研究兔形類進化的重要證據。