牛和羊是同一科。羊和牛同属偶蹄目反刍亚目牛科。牛科动物的显著特征是无论雄性还是雌性，都长有角。而且牛科动物的骨心和角鞘终生都可以生长，若是角部受损，还可以重新长起来。另外，由于长期食草的原因，牛科动物的犬齿和门齿已经严重退化。为了更好地消化食物，牛科动物进化出了非常完善的反刍功能，即某些动物进食经过一段时间以后将半消化的食物从胃里返回嘴里再次咀嚼，这些都是牛羊共同的特征。
牛科并非起源于非洲，但是在非洲却最为繁盛，其中有些亚科是非洲所特有，有些虽非非洲所特有，但是在非洲的种类最丰富。在非洲之外，亚洲牛科的种类也较丰富，欧洲和北美洲也有少数，而南美洲和大洋洲没有原产的牛科动物。
牛科大约在1900万年前开始在非洲进化，并迅速多样化，在中新世已知有78个属（现52属）。非洲和欧亚大陆之间的大陆分水岭可能是Boodontia（起源于欧亚大陆）和Aegodontia（在非洲继续演化）的早期分化的原因。阿拉伯半岛的两个大陆块（在这两个主要分支变得不同之后）重新连接，消除了这一地理障碍，使两个群体都能扩展到对方的家园。
牛科动物是从欧亚大陆的鼷鹿祖先进化而来的。Eotragus是已知最早的牛科动物，出现于亚洲渐新世期间，分子证据表明，它们进化史早期的快速多样化导致中新世期间的属多样性比当今更大。50个属中有26个是撒哈拉以南非洲特有的，代表了所有大陆中最多样化的牛科动物组合。
