1960年代对云豹和豹属物种的头骨进行了形态学分析。结果表明,云豹构成了豹科和猫科之间的进化联系。对所有猫科物种组织样本中核DNA的系统发育分析表明,猫科动物的进化辐射开始于大约14.45至838万年前的亚洲中新世。对所有猫科动物的线粒体DNA的分析表明,在16.76至646万年前存在辐射。根据对其核DNA的分析,估计云豹是第一只在9.32至447万年前与猫科动物的共同祖先发生遗传差异的猫科动物。来自亚洲大陆的云豹可能在更新世期间通过被淹没的大陆桥到达婆罗洲和苏门答腊岛,当时种群在全球降温和变暖期间变得孤立。对云豹及其姊妹物种巽他云豹 (N. diardi) 毛发样本的遗传分析表明,它们在2.0-093万年前发生了分歧。