linia ewolucyjna konia należy do najlepiej udokumentowanych w całej paleontologii . Historia rodziny koniowatych rozpoczęła się w epoce eocenu, która trwała od około 56 milionów do 33,9 milionów lat temu. We wczesnym eocenie pojawił się pierwszy koń przodków, kopytny, wędrowny ssak, właściwie określany jako Hyracotherium, ale częściej nazywany Eohippus, „koń świt.”Skamieniałości Eohippusa, które znaleziono zarówno w Ameryce Północnej, jak i Europie, pokazują zwierzę, które zajęło 4.2 do 5 rąk (około 42,7 do 50,8 cm, lub 16,8 do 20 cali), małe w porównaniu do współczesnego konia, i miał łukowaty tył i podniesione tylne ćwierci. Kończyny kończyły się wyściełanymi stopami z czterema funkcjonalnymi kopytami na każdej przedniej łapie i trzema na każdej tylnej łapie – zupełnie inaczej niż u współczesnych koniowatych. Czaszka nie miała dużej, elastycznej kufy u współczesnego konia, a wielkość i kształt czaszki wskazują, że mózg był znacznie mniejszy i mniej złożony niż mózg dzisiejszego konia. Zęby również znacznie różniły się od zębów współczesnych koni, przystosowując się do dość ogólnej diety. Eohippus był w rzeczywistości tak niespotykany, że jego ewolucyjne pokrewieństwo ze współczesnymi końmi było początkowo nieoczekiwane. Dopiero paleontolodzy odkryli skamieniałości wymarłych później koni, związek z Eohippusem stał się jasny.

linia prowadząca od Eohippusa do współczesnego konia wykazuje następujące tendencje ewolucyjne: wzrost wielkości, zmniejszenie liczby kopyt, utrata podnóżków, wydłużenie nóg, fuzja niezależnych kości dolnych nóg, wydłużenie pyska, wzrost wielkości i złożoności mózgu oraz rozwój czubatych, wysokokoronowanych zębów przystosowanych do wypasu. Nie oznacza to, że istniał stały, stopniowy postęp w tych cechach, prowadzący nieuchronnie od cech Eohippusa do cech współczesnego konia. Niektóre z tych cech, takie jak uzębienie wypasu, pojawiają się nagle w zapisie kopalnym, a nie jako kulminacja licznych stopniowych zmian. Ponadto Eohippus dał początek wielu wymarłym gałęziom rodziny koni, z których niektóre znacznie różniły się od linii wiodącej do współczesnych koni.

chociaż skamieniałości Eohippusa występują zarówno w starym, jak i Nowym Świecie, późniejsza ewolucja konia miała miejsce głównie w Ameryce Północnej. W pozostałej części eocenu głównymi zmianami ewolucyjnymi były uzębienie. Orohippus, rodzaj z środkowego eocenu, i Epihippus, rodzaj z późnego eocenu, przypominały Eohippus pod względem wielkości i budowy kończyn. Ale forma zębów policzkowych-cztery przedtrzonowce i trzy trzonowce znajdujące się w każdej połowie obu szczęk-nieco się zmieniła. U Eohippusa przedtrzonowce i trzonowce były wyraźnie odrębne, trzonowce większe. U Orohippusa czwarty przedtrzonowiec stał się podobny do zębów trzonowych, a u Epihippusa zarówno trzeci, jak i czwarty przedtrzonowiec stały się podobne do zębów trzonowych. Ponadto pojedyncze guzki, które charakteryzowały zęby policzkowe Eohippusa, ustąpiły miejsca w Epihippusie systemowi ciągłych grzebieni lub grzbietów biegnących wzdłuż zębów trzonowych i przedtrzonowych. Zmiany te, będące adaptacjami do bardziej wyspecjalizowanej diety, zostały zachowane przez wszystkich późniejszych przodków współczesnego konia.

skamieniałości Mesohippusa, kolejnego ważnego przodka współczesnego konia, znajdują się we wczesnym i środkowym oligocenie Ameryki Północnej (Epoka oligocenu trwała od około 33,9 mln do 23 mln lat temu). Mesohippus był znacznie bardziej koński niż jego eoceńscy przodkowie: był większy (średnio o 6 rąk wysoko); pysk był bardziej podobny do pyska; a nogi były dłuższe i smuklejsze. Mesohippus miał również większy mózg. Czwarty palec na przedniej części stopy został zredukowany do szczątków, tak że zarówno przednia, jak i tylna stopa nosiły trzy funkcjonalne palce i podnóżek. Zęby pozostały przystosowane do przeglądania.

w późnym oligocenie Mesohippus wyewoluował w nieco większą formę znaną jako Miohippus. Potomkowie Miohippusa podzielili się na różne gałęzie ewolucyjne we wczesnym miocenie (Epoka miocenu trwała od około 23 milionów do 5,3 milionów lat temu). Jedna z tych gałęzi, znana jako anchitheres, obejmowała różne trzypalczaste konie przeglądające, obejmujące kilka rodzajów. Anchitheres odniosły sukces, a niektóre rodzaje rozprzestrzeniły się z Ameryki Północnej przez most lądowy Beringa do Eurazji.

była to jednak inna gałąź, która prowadziła od Miohippusa do współczesnego konia. Pierwszy przedstawiciel tej linii, Parahippus, pojawił się we wczesnym miocenie. Parahippus i jego potomkowie wykazali radykalne odejście, ponieważ mieli zęby przystosowane do jedzenia trawy. Trawy były w tym czasie coraz bardziej rozpowszechnione na północnoamerykańskich równinach, zapewniając Parahippusowi ogromne zapasy żywności. Trawa jest znacznie grubszym pokarmem niż soczyste liście i wymaga innego rodzaju struktury zębów. Zęby policzkowe wykształciły większe, mocniejsze grzebienie i przystosowały się do ruchu bocznego żuchwy niezbędnego do szlifowania źdźbeł trawy. Każdy ząb miał również wyjątkowo długą koronę, z której większość, u młodego zwierzęcia, była zakopana pod linią dziąseł. Gdy szlifowanie znosiło odsłoniętą powierzchnię, część zakopanej korony wyrosła. Ta wysoko ukoronowana struktura zęba zapewniała zwierzęciu odpowiednią powierzchnię szlifowania przez cały jego normalny okres życia. Musiały również wystąpić adaptacje w przewodzie pokarmowym, ale organy trawienia nie są zachowane w zapisie kopalnym.

zmiana uzębienia z wypasu na wypas została zasadniczo zakończona w Merychippus, który wyewoluował z Parahippus w środkowym i późnym miocenie. Merychippus musiał wyglądać jak współczesny kucyk. Był dość duży, miał około 10 rąk (101,6 cm lub 40 cali) wysokości, a jego czaszka była podobna do czaszki współczesnego konia. Kości długie dolnej części nogi zostały zrośnięte; ta konstrukcja, która zachowała się we wszystkich współczesnych koniach, jest adaptacją do szybkiego biegania. Stopy pozostały trójpalczaste, ale u wielu gatunków stopa została utracona, a dwa boczne palce stały się raczej małe. W tych formach duży środkowy palec nosił ciężar zwierzęcia. Silne więzadła przymocowały ten kopytny środkowy palec do kości kostek i podudzia, zapewniając mechanizm sprężynowy, który popchnął zgięte Kopyto do przodu po uderzeniu w ziemię. Merychippus dał początek licznym liniom ewolucyjnym w późnym miocenie. Większość z nich, w tym Hipparion, Neohipparion i Nannippus, zachowała trójpalczastą stopę swoich przodków. Jedna linia jednak doprowadziła do Jednopalczastego Pliohippusa, bezpośredniego poprzednika Equusa. Skamieniałości pliohippusa występują we wczesnym i środkowym pliocenie w Ameryce Północnej (Epoka pliocenu trwała od około 5,3 mln do 2,6 mln lat temu).

Equus—Rodzaj, do którego należą wszystkie współczesne konie, w tym konie, osły i zebry—ewoluował od Pliohippa około 4 do 4,5 miliona lat temu w pliocenie. Equus wykazuje jeszcze większy rozwój mechanizmu sprężynowego w stopie oraz wykazuje prostsze i dłuższe zęby policzkowe. Ta nowa forma była niezwykle udana i rozprzestrzeniła się od równin Ameryki Północnej do Ameryki Południowej i do wszystkich części Starego Świata przez wczesnego plejstocenu (Epoka plejstocenu trwała od około 2.600.000 do 11.700 lat temu). Equus rozkwitł w swojej północnoamerykańskiej ojczyźnie w całym plejstocenie, ale potem, około 10 000 do 8 000 lat temu, zniknął z Ameryki Północnej i Południowej. Uczeni zaproponowali różne wyjaśnienia tego zniknięcia, w tym pojawienie się niszczycielskich chorób lub przybycie populacji ludzkich (które przypuszczalnie polowały na konia dla pożywienia). Pomimo tych spekulacji, przyczyny upadku Equusa w Nowym Świecie pozostają niepewne. Zanurzenie mostu lądowego Beringa uniemożliwiło jakąkolwiek powrotną migrację koni z Azji, a Equus nie został ponownie wprowadzony na swój rodzimy kontynent, dopóki hiszpańscy odkrywcy nie przywieźli koni na początku XVI wieku.

podczas plejstocenu ewolucja Equusa w Starym Świecie dała początek wszystkim współczesnym członkom rodzaju. Współczesny koń, Equus caballus, rozprzestrzenił się od Azji Środkowej po większość Europy. Lokalne typy koni, wszystkie rasy tego pojedynczego gatunku, niewątpliwie rozwinęły się, a trzy z nich—koń Przewalski (E. ferus przewalskii lub E. caballus przewalskii) z Azji Środkowej, tarpan z Europy Wschodniej i stepów ukraińskich oraz koń leśny Europy Północnej—są powszechnie uznawane za przodków konia domowego. (Koń Przewalskiego może być ostatnią zachowaną odrębną rasą dzikiego konia w porównaniu genetycznie z końmi udomowionymi.) Według tej linii myślenia koń Przewalskiego i tarpan tworzyły podstawowy trzon hodowlany, z którego rozwinęły się konie południowokoreańskie „ciepłokrwiste”, zaś koń leśny dał początek rasom ciężkim” zimnokrwistym”.