El árbol genealógico del caballo ha podido ser reconstruido en su casi totalidad, gracias a los restos fósiles encontrados en los terrenos terciarios de Norteamérica. La s,erie se inicia hace 50 millones de años, a principios de la era Terciaria, con un animal de la talla del zorro, el eohippus, que tenía cuatro dedos en las extremidades anteriores y tres en las posteriores, así como una dentición completa. Éste evoluciona al mesohippus, que vivía hace 30 millones de años, con la talla de un perro grande y tres dedos en cada uno de sus miembros. Durante el Mioceno, hace 15 millones de años, el merichippus no toca el suelo más que con un solo dedo, quedando los otros dos en fase regresiva.
Y en el Plioceno, hace dos millones de años, el equus desarrolló un dedo único, conservando un rudimento apenas visible de los otros dos.
En Europa se han encontrado los restos fósiles de varias especies, como el Hyracotherium y el Hipparion, que se creía antepasados del caballo. Pero no había intermediarios, con lo que la serie quedaba interrumpida.
El estudio comparado de los fósiles americanos y europeos permitió resolver el problema, admitiendo que en ciertos periodos geológicos hubo una migración de especies de América hacia Asia y Europa a través de un puente intercontinental que existía en el actual emplazamiento del estrecho de Bering.
