La phylogénie s'est longtemps basée sur l'étude des fossiles d'un animal afin de préciser l'apparition et l'évolution d'une espèce. La phylogénie moderne s'appuie essentiellement sur les analyses génétiques en raison du nombre peu important de fossiles de félins. Des études génétiques effectuées en 2006 et 2007, ont montré qu'il y a 7,2 millions d’années, la lignée des lynx diverge de celle des pumas. Le dernier ancêtre commun à tous les lynx date de 3,2 millions d’années au Pliocène.
Bien que les fossiles soient rares chez les félins, les lynx font office d'exception. Le Lynx d'Issoire (Lynx issiodoriensis) est généralement considéré comme l'ancêtre commun du genre Lynx. Possédant une aire de répartition très large, Lynx issiodorensis présentait une morphologie proche des félinés tout en ayant les caractéristiques des lynx. Plusieurs hypothèses d'« apparitions » des lynx modernes au travers de la forme intermédiaire du Lynx d'Issoire ont été proposées. Une hypothèse suggère une divergence en trois lignées distinctes : L. pardinus, L. lynx, et L. rufus ; dans cette première hypothèse, L. canadensis descend de L. lynx.
Le Lynx boréal est plus éloigné de Lynx issiodorensis que le Lynx pardelle (Lynx pardinus) : une hypothèse proposée est que le Lynx boréal, originaire d'Asie, aurait repoussé le Lynx pardelle sur la péninsule espagnole. Le Lynx du Canada et le Lynx boréal sont en fait issus d'une même forme de Lynx d'Issoire asiatique qui aurait effectué une colonisation des Amériques en traversant le détroit de Béring.
Arbre phylogénétique du genre Lynx
Lynx |
| ||||||||||||||||||
La classification des lynx a fait l'objet d'un débat : les lynx devaient-ils être classés dans leur propre genre Lynx ou être un sous-genre de Felis ? En effet, jusque dans les années 1980, presque tous les félins étaient inclus dans le genre Felis, excepté les grands félins du genre Panthera et le guépard du genre Acinonyx : c’est la classification de Simpson. La taxonomie actuelle admet à présent que les lynx appartiennent à leur propre genre, mais le synonyme Felis lynx subsiste dans la littérature. La classification des lynx a beaucoup varié, et de nombreuses espèces actuelles, notamment le Lynx du Canada et le Lynx pardelle, ont été considérées comme des sous-espèces du Lynx boréal en tant que Lynx (Felis) lynx canadensis et Lynx (Felis) lynx pardinus.
Le décompte total est monté jusqu'à dix sous-espèces proposées et en 1996, l'Union internationale pour la conservation de la nature en comptait encore sept. Les sous-espèces existent donc sous un grand nombre de synonymes. Les recherches proposent à présent des sous-espèces basées tant sur la colonisation des territoires par le Lynx boréal durant les glaciations du Pléistocène que sur la variabilité génétique intraspécifique. Les sous-espèces suivantes sont proposées par le KORA :
Selon Mammal Species of the World, il existe seulement cinq sous-espèces de Lynx boréal : Lynx lynx lynx, Lynx lynx isabellinus, Lynx lynx kozlovi, Lynx lynx sardiniae, Lynx lynx stroganovi. Le Lynx de Sardaigne (Lynx lynx sardiniae) est considéré comme éteint. Il est possible qu'il ne soit en fait qu'une sous-espèce de Chat sauvage (Felis silvestris).