大熊貓的歷史可謂源遠流長。迄今所發現的最古老大熊貓成員——始熊貓的化石出土於中國雲南祿豐和元謀兩地，地質年代約爲800萬年前中新世晚期。在長期嚴酷的生存競爭和自然選擇中，和它們同時代的很多動物都已滅絕，但大熊貓卻是強者，處於優勢，成爲“活化石”保存到了今天。
大熊貓的祖先是始熊貓（Ailuaractos lufengensis），大熊貓的標準中文名稱其實叫“貓熊”，意即“像貓一樣的熊”。這是一種由擬熊類演變而成的以食肉爲主的最早的熊貓。始熊貓的主支則在中國的中部和南部繼續演化，其中一種在距今約300萬年的更新世初期出現，體形比熊貓小，從牙齒推斷它已進化成爲兼食竹類的雜食獸，卵生熊類，此後這一主支向亞熱帶擴展，分佈廣泛在華北、西北、華東、西南、華南以至越南和緬甸北部都發現了化石。在這一過程中，大熊貓適應了亞熱帶竹林生活，體型逐漸增大依賴竹子爲生。在距今50-70萬年的更新世中、晚期是大熊貓的鼎盛時期。生活中的大熊貓的臼齒髮達，爪子除了五趾外還有一個“拇指”。這個“拇指”其實是一節腕骨特化形成，學名叫做“橈側籽骨”，主要起握住竹子的作用。
化石顯示，大熊貓祖先出現在2-3百萬年前的洪積紀早期。距今幾十萬年前是大熊貓的極盛時期，它屬於劍齒象古生物羣，大熊貓的棲息地曾覆蓋了中國東部和南部的大部分地區，北達北京，南至緬甸南部和越南北部。化石通常在海拔500-700米的溫帶或亞熱帶森林發現。後來同期的動物相繼滅絕，大熊貓卻孑遺至今，並保持原有的古老特徵。
中國人對熊貓的認識由來已久，早在文字產生初期就記載了熊貓的各種稱謂。《書經》稱貔，《毛詩》稱白羆（pi），《峨眉山志》稱貔貅，《獸經》稱貉，李時珍的本草綱目稱貘，等等。
1869年3月，法國博物學家阿爾芒·戴維神父（1826.9.7-1900.11.10），在中國四川雅安寶興縣的鄧池溝（穆坪）教堂附近科學考察時，發現了當地人稱爲白熊、花熊的蹤跡。通過當地獵人的幫助，4月1日，他採集到白熊標本，毛色有黑有白，腳掌底部多毛，樣子像熊，這是他從未見過的奇異動物。它的標本和骨骼運到法國。經巴黎自然歷史博物館科學家阿爾封斯·米勒·愛德華茲鑑定，“黑白熊”是一個新物種，定名爲Ailuropoda melanoleuca（貓熊），鑑定報告發表在1869年《巴黎自然歷史博物館之新文檔》第五卷，從此，匿居荒野的貓熊進入人類文明的視野。
寶興縣位於中國四川西北部，該地山巒重疊、溪泉甘美、樹木參天，四季景色宜人。處於盆地向高原高山的過度地帶。蘊藏着全中國近四分之一的動物物種，其中許多是珍禽異獸。1862-1874年，法國傳教士阿爾芒·戴維在中國居住期間，得知四川寶興一帶動物種類很多，有一些是人們尚未知曉的珍稀物種，便從上海到達寶興，擔任穆坪東河鄧池溝教堂的第四代神父。
1869年的春天，戴維在途中路過一戶姓李的人家，突然，掛在牆上的一張黑白相間的奇特動物皮深深地吸引了戴維。主人告訴他：當地人叫這種動物是“白熊”、“花熊”或“竹熊”，它很溫順，一般不傷人。戴維異常激動，他估計這種動物“將是科學上一個有趣的新種”，這次發現將填補世界動物研究的一個空白。爲了得到這種奇特的動物，戴維僱傭了20個當地獵人展開搜捕。3月23日，獵人們送來了第一隻小“白熊”，遺憾的是他們爲了便於攜帶，把它弄死了。
1869年5月4日，戴維捕到一隻“竹熊”，他給“竹熊”取名“黑白熊”，那隻憨態可掬的“黑白熊”毛茸茸、黑白相間的外貌，以及又圓又大的腦袋和滑稽可笑的動作倍受戴維的喜愛。經過一段時間的悉心餵養，戴維決定將這隻可愛的“黑白熊”帶回法國。這隻可愛的“黑白熊”經不起長途山路的顛簸和氣候的不斷變化，還沒運到成都就奄奄一息了，戴維只好非常惋惜地將這隻“黑白熊”的皮做成標本，送到法國巴黎的國家博物館展出。世界上第一隻大熊貓模式標本竟然就這樣產生了。
法國巴黎國家博物館將這張獸皮展出，經博物館主任米勒·愛德華茲充分研究後認爲：它既不是熊，也不是貓，而是與中國西藏發現的小貓熊相似的另一種較大的貓熊，便正式給它定名爲“大貓熊”。
1939年，重慶平明動物園舉辦了一次動物標本展覽，其中“貓熊”標本最吸引觀衆注意。它的標牌採用了流行的國際書寫格式，分別註明中文和拉丁文。但由於當時中文的習慣讀法是從右往左讀，所以參觀者一律把“貓熊”讀成“熊貓”，久而久之，人們就約定俗成地把“大貓熊”叫成了“大熊貓”。臺灣有家報紙曾撰文給“熊貓”正名，但人民已經習慣，反而覺得“貓熊”不那麼順口了。從此，“大熊貓”這個現代名稱就這樣誕生了！戴維也就成了第一個向西方世界介紹中國寶興大熊貓的外國人。
在戴維神甫發現大熊貓的67年之後，1936年，35歲的紐約女服裝設計師露絲·哈克利斯新婚。她丈夫威廉·哈克利斯是一個狂熱的探險家，結婚後兩週就奔赴中國尋找大熊貓。然而威廉還未到達大熊貓產區便病死在上海。露絲決心完成丈夫的遺志，在丈夫去世兩個月後的1936年4月啓程前往中國。
露絲的探險隊僅有兩個人——她和25歲的美籍華人楊昆廷。他們從上海乘坐小木船逆水而上到達成都，然後進入汶川，在深山老林裏尋覓大熊貓的蹤跡，設置獵捕的陷阱。1936年11月9日，當楊廷昆從樹洞裏捉出一隻毛茸茸的小動物，遞到已經凍得麻木的露絲懷裏時，她簡直難以相信，這就是西方人半個多世紀以來夢寐以求的大熊貓活體，露絲以爲這只不到3磅的小傢伙是雌性（後來證明是雄性），便用楊廷昆妻子的名字給它取名“蘇琳”。幸運的露絲帶着蘇琳迅速返回成都，隨即乘飛機到上海。
儘管西方人已尋求大熊貓半個多世紀，並且知道它是瀕臨滅絕的珍稀動物，但直到那時，中國人對大熊貓的瞭解還幾乎爲零。獵人可以任意捕獵這種“熊”，政府也沒有任何保護的規定和措施。露絲的麻煩並不在於她捕獲了大熊貓，而是進入中國內地的手續不全，因此不能離境。最後她採取行賄的辦法登上了到美國的輪船。她把蘇琳裝在一個大柳條筐裏，在海關登記表上寫上“隨身攜帶哈巴狗一隻”，混出了海關。
露絲帶着蘇琳還在太平洋上航行，越洋電報早已把消息傳遍了美國。輪船在舊金山碼頭靠岸時，正是聖誕節的前一天，驚喜萬分的美國人在碼頭上舉行了盛大的歡迎儀式，他們爲珍貴的客人安排了最豪華的套房，召開隆重的歡迎晚會。蘇琳被送到許多大城市展出，所到之處無不引起轟動。曾經爲尋找大熊貓到過中國的羅斯福的兒子西奧多見到蘇琳時，十分動情地說，“如果把這個小傢伙當作我槍下的紀念品，我寧願用我的兒子來代替。”
經過激烈的競爭，芝加哥布魯克菲爾德動物園得到了蘇琳。人們像潮水似的涌向這裏，最多的一天達4萬人，超過了該動物園的入園最高記錄。蘇琳的一舉一動都成爲報紙的新聞。商人們爭先恐後地趕製大熊貓形象的產品。時髦女郎身着大熊貓圖案的泳裝招搖過市。甚至一種雞尾酒也以大熊貓爲名。露絲和蘇琳的故事成爲暢銷書，並搬上了銀幕。
不幸的是蘇琳只活了一年，被做成標本永久陳列。蘇琳的出現，使大熊貓從博物館走進大衆。它不僅珍稀，而且可愛，一時間成爲了全世界的動物明星。各西方大國竟相到中國捕捉大熊貓，從1936年到1941年，僅美國就從中國弄走了9只大熊貓。成都的教會學校華西大學在其中幫了大忙。在大熊貓產區呆了20年，有“熊貓王”之稱的英國人丹吉爾·史密斯在1936年到1938年的3年間，共收購了9只活的大熊貓，並把其中6只帶到了英國。
二戰期間，倫敦動物園的大熊貓“明”在德機的轟炸下表現鎮定，玩耍自如，成爲倫敦市民心目中的戰時英雄。在戰爭最嚴酷的時候，報紙仍然在報道明的生活。明在1944年底去世。《泰晤士報》刊登的訃告稱：“她可以死而無憾，因爲她給千百人帶來了快樂”。二戰結束後的1945年12月，英國人又通過外交途徑，組織了一支200多人的隊伍，到汶川進行大搜捕，終於捕獲到一隻大熊貓送到英國。像中國的許多事物一樣，熊貓在國外大出風頭以後，在中國的地位迅速攀升。從20世紀40年代開始，政府開始限制外國人的捕獵活動。
大熊貓每天除去一半進食的時間，剩下的一半時間多數便是在睡夢中度過。在野外，大熊貓在每兩次進食的中間睡2-4個小時，平躺、側躺、俯臥，伸展或蜷成一團都是它們喜好的睡覺方式。在動物園裏面，飼養員每天兩次定時給它們餵食，所以大熊貓其他的時間都用來休息。即使在睡覺的時候大熊貓看起來也很可愛。它們非常的靈活，能夠把它們笨重的身體擺成各種各樣的姿勢。最喜歡的姿勢便是腿撐在樹上，並用手遮住眼睛。
大熊貓最可愛的特點是它那胖嘟嘟的身體和他那內八字慢吞吞的行走方式。這是因爲它們生活的環境裏面，有充足的食物，沒有天敵，沒必要行動很快。但是，正是它這種慢吞吞的動作使它能夠保存能量，以適應低能量的食物。它們有時候也會爬樹偵察情況，逃避入侵者，或是打盹。
大熊貓善於爬樹，也愛嬉戲。爬樹的行爲一般是臨近求婚期，或逃避危險，或彼此相遇時弱者藉以迴避強者的一種方式。熊貓有時還下到山谷，串入到山村小寨或住宅，把鍋盆桶具，尤其是圓形的器皿當成玩具，玩耍後棄置山野。有時它們還和羊、豬等家養的牲畜親善，隨着同吃同住。
通常情況下，大熊貓性情總是十分溫順，初次見人，常用前掌蒙面，或把頭低下，不露真容。它們很少主動地攻擊其他動物或人，在野外偶然相遇時，總是採用迴避的方式。但一但當上了媽媽，其小寶貝就是神聖不可侵犯的，即便是關懷看望，也會惹怒母親大動肝火，張牙舞爪，動手動腳。有時它們還愛作一些修飾及其他一些求適活動。可以象貓一樣把身體伸直，前是伸開，後半身擡起，讓身軀靈活舒展，或睡醒以後，前肢直伸打哈欠。如果被水沾溼或過河涉水後，也可以象狗一樣把身上的水抖掉。
在野外，大熊貓通常在發情季節發生衝突，特別是當三到四隻雄性追求一隻發情的雌性時。有時候，雌性和雄性也會發生爭鬥。在動物園，它們的爭鬥通常是因爲水，食物或某隻大熊貓佔據了好的地盤。
野生熊貓棲息於密林之中，它們生長到一定階段要進行婚配和生育，即發情、求偶、交配、妊娠和育幼。熊貓平時孤居，到了繁殖季節，雌雄互相吸引，在稠密的竹林裏，開始進行各種求愛活動。熊貓是屬於多雄爭配製。它們一生中產仔數量少，且幼仔不易成活。由於熊貓生殖能力和育幼行爲兩方面的高度特化，使熊貓的種羣增長十分緩慢。
圈養條件下雌性大熊貓4歲左右，雄性大熊貓6歲左右進入性成熟，野外大熊貓性成熟稍晚。大熊貓除發情配種季節外，其他時候一般是單獨生活，各有其活動的區域。
雌性大熊貓每年發情一次，每次只有短暫的2-3天，發情時期通常在在每年的3-5月。成年雌雄大熊貓相互間主要通過氣味嗅覺（通過留下氣味標記和嗅聞標記）的通訊方式逐漸聚集在一個地方並相互瞭解、相互吸引，到發情高潮時相互間通過連續不斷的咩叫和鳥叫聲以及待配姿勢等聽覺、視覺通訊方式表達愛意並達成配對交配。在大熊貓交配場地有時有多達2-5只雄性大熊貓通過打鬥競爭並先後都與同一雌性大熊貓成功交配的情況，也有僅一隻雄性與一隻雌性大熊貓交配的情況。交配多在地上，也有在樹上進行。在交配現場也有亞成年以及交配能力弱的大熊貓在旁觀摩學習。雄性大熊貓的發情行爲隨雌性大熊貓的發情行爲發生而發生，也隨其達高潮而達高潮。在同一發情季節，一隻雄性大熊貓可與多隻雌性大熊貓交配，同樣一隻雌性大熊貓也可接受多隻雄性的交配，因此在大熊貓世界的婚姻是多雄多雌制。交配完成後雌雄大熊貓再次分開單獨生活，妊娠、分娩和育幼等工作由雌性大熊貓獨自完成。
產仔當媽媽的大熊貓，爲了下一代的生命安全，一改過去的溫順脾氣，戒備心很重，不允許任何動物（包括人）接近它那神聖不可侵犯的小寶貝。
大熊貓妊娠期爲83-200天，幼子通常在8月左右出生，出生的巢穴通常是一個隱蔽的樹洞，或天然的巖洞，裏面有大熊貓媽媽精心鋪墊的樹枝和乾草。
大熊貓繁育最奇特的一點是它的新生兒在出生時發育相當的不成熟，體重僅僅是它母親體重的0.1%，初生幼仔體重很輕，初生重平均爲145克左右，約爲成年大熊貓體重的千分之一，最輕的爲51克，最重的爲225克。照顧孩子對於雌性大熊貓來說是一項非常艱鉅的任務，通常歷時18個月，有時甚至長達兩年，直到她的下一個孩子出生。
剛出生的大熊貓皮膚是粉紅色的，帶有稀疏的白毛。在它剛出生的幾周裏，大熊貓媽媽會一直將孩子抱在懷裏，溫暖它、保護它，幾乎寸步不離，移動的時候就把它銜在嘴裏。在這一點上，圈養大熊貓和野外大熊貓是相同的。如果看到大熊貓媽媽舔它的孩子，很可能那是在幫助孩子排便。大熊貓育幼期間，幼仔的叫聲是母仔間聯繫非常重要的通訊工具，幼仔想吃奶、想排便、受冷或過熱或其他原因的不適，幼仔都通過不同叫聲提醒母獸滿足其不同需要。在1-2周後，長黑毛的地方開始變深。在一個月內，它們慢慢長出黑色的耳朵、眼眶、腿和肩帶，變的更像媽媽了。當幼仔6-8周大時，它們可以睜眼了，並開始長牙；三個月後就可以慢慢的爬動了。
在野外，如果出生的是雙胞胎（圈養下，大熊貓產雙胞胎比例近50%），大熊貓媽媽通常會忽視或拒絕較弱的一個，這能保證至少一隻成活。在圈養情況下，會進行人工飼養，並採用換崽技術，儘量使所有的大熊貓幼仔都能成活。
大熊貓每天需要花費將近一半的時間來進食。大熊貓的消化道保留了祖先的特性，與肉食類動物相似，如相對較短的消化道、鋒利的犬齒、單室胃，沒有盲腸以及相對鋒利的爪和較發達的肉墊。在慢長的進化過程中，逐漸演變成以高纖維竹爲主食，並演化一些適應以竹爲生的結構特點，如咬肌、齒冠齒突發達，前爪除有五趾外還演變出一僞拇指組成對握結構以便於握竹。
大熊貓大多數的時間都是在手腳並用地收集、準備食物和進食。它們並不在乎它們在什麼地方——坐着、平躺、側倚——它們只是不停的剝竹竿，吃竹葉。大熊貓食物的99%都是竹子，有時候也可能是一些野花，藤蔓，野草，蜂蜜，甚至是一些肉。
大熊貓主食竹子，也嗜愛飲水，大多數大熊貓的家園都設在溪澗流水附近，就近便能暢飲清泉。大熊貓每天至少飲水一次，有的地方雖然食物很豐富，缺了水，也難以找到大熊貓的身影。到了冬季，當高山流水被冰凍結以後，有的大熊貓也可能因爲留戀自己家園的隱蔽條件和食物基地而不惜長途跋涉，沿溝而下，到谷中去飲水，然後返回家園。大熊貓取水總是求近舍遠，日復一日地走出一條明顯的飲水路徑。它們到了溪邊，以舔吸的方式飲水，若溪水結薄冰或被砂礫填沒，則用前掌將冰擊碎或用爪挖一個大約25×20米的淺坑舔飲。大熊貓以竹類爲主要食物，而竹類卻難以消化、吸收。由此，使大熊貓的能量攝入受到極大的限制，它的一切活動都必須考慮到儘量多地攝入能量，儘量少地消耗能量。
隨着氣候和食物分佈的變化，大熊貓有垂直遷移習性，夏季上移高山、攆筍覓食，秋冬高山積雪則下移到中低山地區。
大熊貓對竹類的消化利用率較低，食物在體內停留的時間短，因而採取大量進食、快速排出的方式，來獲得足夠能量以滿足其需求。根據不同季節大熊貓採食竹子部位的不同，其每天的採食量大致如下：竹筍23-40千克；竹葉10-18千克；竹稈17千克。大熊貓是一種非常聰明的動物，這表現在它們優良的採食策略上。它們不但選擇區域內營養價值最好的竹子種類，而且還優先選擇營養價值最高的部位。採食的順序爲竹筍，嫩竹，竹稈。
