Nejbližší příbuzný domácího psa je vlk obecný – od psa se liší v nanejvýš 0,2 % sekvence mt DNA.[10] Od vlka se ale pes liší morfologicky – psi mají kratší a širší čenich, celkově širší lebku, více dopředu postavené oči, méně robustní zuby a menší a plošší bubínkové výdutě (bullae tympanicae) na lebce.[11] Některé pro psa charakteristické morfologické znaky včetně povrchové struktury mozku jsou vlastní též šakalům a kojotům[12] a tato podobnost vedla k teoriím o původu psa z těchto šelem[13][14] nebo o polyfyletickém původu psa, což je teorie, která říká, že předkem psa jsou kříženci psovitých šelem.[15] Žádné genetické testy ale nepotvrzují spřízněnost psa s šakalem, v úvahu připadá jen přikřížení vlčka etiopského nebo dhoula, pro tuto teorii však nejsou žádné přímé důkazy.[12]
Kostra neolitického psa z Almeö ve Švédsku, 9300 let stará, z muzea v Falköpingu
První analýzy mtDNA ukázaly, že předkové psích plemen se od vlka oddělily asi před 135 000 lety,[16] jiné výzkumy toto datují do doby před 76–121 000 lety.[17] Možná se tak stalo ve Východní Asii, kde výzkumy odhalily velkou různorodost genů místních psů, což by ukazovalo na centrum domestikace[18], jiná analýza polymorfismu mtDNA provedená v roce 2009 tuto teorii nepotvrdila, výsledky tohoto výzkumu ukazují podobnou diversitu i u psů žijících v okolí Afrických vesnic i v Portoriku.[19] Další studie publikovaná ve stejném roce, která analyzovala již celý mitochondriální genom a ne jen vybrané úseky, znovu prokázala největší diversitu v Asii a označila jako centrum domestikace psa Jihovýchodní Asii na jih od řeky Jang-c’-ťiang, přičemž počet předků je odhadován na nejméně 51 vlčic, které žily před 5400-16 300 lety.[20] Tedy v době, kdy v dané oblasti lidé začali pěstovat rýži.
Teorii o jihoasijském původu psa potvrzují i analýzy chromozomu Y, u kterého byla také nalezena největší diversita právě u psů v Jihovýchodní Asii. Podle těchto výzkumů pochází pes z 13–24 vlků-zakladatelů.[21] Další přikřižování vlka jinde na světě se v genetické výbavě současného psa příliš neprojevilo, i když k němu určitě docházelo,[16] jediné významnější důkazy místního křížení psa s vlkem byly nalezeny ve Skandinávii (regionální haploskupina mtDNA d1), ve Středozemí a na Blízkém východě (regionální haploskupina d2) a v Japonsku, kde někteří psi původních japonských plemen nesou mtDNA již vyhynulého vlka japonského (C. lupus hodophilax).[21]
Studium genů původních amerických plemen nepotvrdilo teorii nezávislé domestikace vlka i v Novém světě, mexický naháč je příbuzný ostatním psům, a ne severoamerickým vlkům.[22]
Kosterní nálezy jsou s výsledky studií DNA poněkud v rozporu: nejstarší nalezená kostra přisuzovaná psovi je stará 33 000 let a pochází z ruského pohoří Altaj,[23] lebka psa z jeskyně Goyet je stará 31 700 let,[24] lebky psovitých šelem nalezené v Předmostí u Přerova s mamutí kostí v tlamě jsou z mladého paleolitu, asi 28-22 tisíc let staré,[25] v Chauvetově jeskyni byly nalezeny stopy dítěte doprovázeného velkým psem/vlkem.[26] Neboť tyto kostry postrádají některé znaky charakteristické pro moderního domácího psa, v některých případech není jasné jedná-li se skutečně o psa, nebo jen o ochočeného vlka. Výjimku tvoří lebka psa z jeskyně Goyet, která se od vlčích lebek liší tvarem a délkou čenichu a zubů a skutečně se podobá spíše psovi.[24] Nesoulad mezi archeologickými nálezy a analýzou mtDNA současných psů se pokouší vysvětlit studie publikovaná v roce 2008, která zkoumala mtDNA 11 neolitických psů nalezených v Evropě. Analýza nalezla haplotyp, který se u současných psů vůbec nevyskytuje, a velké zastoupení haplotypu C, který je u současných evropských psů přítomen jen u 5 % populace. To by mohlo ukazovat na domestikační centrum psa i v Evropě s tím, že původní populace byla postupem času z větší části nahrazena psy původem právě z jihovýchodní Asie.[27]
S jistotou je existence domácího psa potvrzena v nálezech starých 12 000-14 000 let, a to v Německu (lokalita Bonn-Oberkassel) – zde byl nalezen nejstarší známý hrob psa,[28] v Turecku (lokalita Çayönü)[29] a v Izraeli (natufiánská kultura z Levanty), opět se jedná o hroby psů, jejichž stáří je odhadováno na 12 tisíc let.[30] Nejstarší nalezené kostry psů v Číně byly nalezeny v neolitickém sídlišti Nanzhuangtou v provincii Hebei, které bylo osídleno před 10 500–9700 lety,[31] a v lokalitě Jiahu v provincii Henan (7000-5800 let př. n. l.),[32] v Severní Americe je nejstarší dobře zdokumentovaný nález domácího psa 9000 let starý a pochází z jeskyně Danger Cave.[28] Přestože byly nalezeny kostry psů i v odpadních jámách se znaky kuchyňského zpracování,[33] hroby jiných potvrzují status domácího psa jako člena rodiny.
Z těchto kosterních pozůstatků psů z doby kamenné a bronzové můžeme odvodit šest původních evropských typů, jakýchsi primitivních plemen, psů:[34]
Schéma vývoje současných psích plemen z původních evropských typů psa
Canis familiaris palustris, pes bažinný (rašelinný) byl pes menší až střední velikosti (kohoutková výška 40–45 cm),[34] s menší kulatou hlavou, výrazným stopem a špičatým nosem. Kostry psů tohoto typu jsou nalézány v rašelinných polích neolitických sídlišť ve Švýcarsku (Hauterive-Champreveyres), Německu (Oberkassel, Teufelsbrucke, Oelknitz), Francii (Saint-Thibaud-de-Couz, Pont d'Ambon) a ve Španělsku (Erralia).[32] Je považován za prapředka teriérů, pinčů, kníračů, špiců či čivav.[34]
Canis familiaris intermedius, pes popelištní, byl středně velký pes se širokým čelem a kratší širokou čenichovou partií. Žil na území Švýcarska, Bavorska i Česka. Je považován za předka honičů, barvářů, španělů, retrívrů, ohařů, setrů, jezevčíků, pudlů, pekinézů a maltézských psů.[35]
Canis familiaris inostranzewi byl poprvé popsán při vykopávkách v oblasti Ladožského jezera,[35] velcí psi byli nalezeni také na Ukrajině v lokalitě Mezin a v Německu (Kniegrotte).[32] Byl mohutnější a větší než pes bažinný. Od tohoto typu se odvozuje původ severských tažných psů, severských loveckých plemen psů, lajek, eskymáckých psů a samojedů, dále též buldoků, buldočků, boxerů, velkých horských molossoidních plemen a salašnických psů.[35]
Canis familiaris leineri se objevil později, je to pes mladší doby kamenné. Byl to velký pes s úzkou lebkou, který je možný prapředek dnešních chrtů, štíhlých psů lovící pomocí zraku. Jako jsou faraonský pes, afgánský chrt, barzoj, saluka, irský vlkodav, deerhound, greyhound a whippet.[35]
Canis familiaris matris optimae, pes bronzový, je nejmladším plemenem, které se v oblasti střední Evropy objevilo asi 4–5 tisíc let př. n. l. Byl středně velký, měl nízkou lebku s plochým čelem, nevýrazným stopem a špičatým nosem. Je považován za předka všech ovčáckých psů, jako je německý ovčák, belgický ovčák, kolie, bobtail, briard, velškorgi.[35]
Canis familiaris decumanus je občas popisován jako pes robustní tělesné stavby a předek dnešních mastifů a dog.[36] Jiní autoři za předka molossoidních plemen považují psa typu Canis familiaris inostranzewi.[35]