猫科动物是自然界中速度最快的食肉动物之一，也是陆地食肉哺乳动物中形态最特化的一种。对于大多数动物来说，随着体型变大，姿势也会发生变化——它们的腿往往会变直，变得更僵硬，以支撑自身体重，但猫科动物不会。尽管体型从1公斤到300多公斤不等，但猫科动物的体态、站立或移动方式惊人地相似，“卧虎”的概念是一个进化之谜。猫科动物有灵活的身体和肌肉发达的四肢，具有快速奔跑所必需的适应肢体骨骼的特征。除了猎豹，猫科动物都有可伸缩的爪子，猎豹的爪子是半可伸缩的，在追逐猎物的冲刺过程中可以提供额外的抓力。当接近猎物时，猫科动物会在短时间内快速地冲刺或跳跃，将其制服。猫科动物被认为是哺乳动物中速度最快的，奔跑速度可达110公里每小时。
猫科动物是严格的食肉动物，位于许多食物链金字塔的顶端，这个假设主要是基于它们的消化道和牙齿。为了保持食肉习惯，猫科动物的小肠只有身体的三倍长；前磨牙和臼齿数量减少，下磨牙细长而锋利，上磨牙发育不全；猫科动物的强壮的咬肌可以使下颌垂直运动，侧方运动受到限制。因此猫科动物不咀嚼或研磨食物，只是把食物切开。
基于以上原因，大型猫科动物都位于食物链顶端，猫科动物中只有小型猫科动物是有天敌的。小型猫科动物家猫和野猫很容易成为土狼、浣熊、狐狸、狗特别是野狗和猛禽等动物的猎物，其中土狼是家猫最重要的捕食者，鳄鱼和蛇类也会时不时地吃猫。大型猫科动物如美洲狮，如果有机会，也会杀死并吃掉猫，但大型食肉动物通常会寻找更大的猎物。
猫科动物大多是食肉动物，但这并不意味着它们没有敌人。猫科动物对周围的环境通常保持感到警惕的原因之一是，它们既是猎物又是猎人。小型猫科只有20到30厘米长，小到足以受到狐狸、郊狼和鹰等其他食肉动物的威胁。猫科动物幼崽尤其是许多食肉动物的潜在猎物。由于猫科动物面临的威胁，猫科动物的最大年龄不超过20年，平均年龄约为10年。在人类饲养环境中，没有任何威胁，猫科动物可以活到30年或更长。
雕、鹰和猫头鹰都可以并将带走小型猫科动物小猫或大型猫科动物的幼崽。雌性猫科动物和幼崽呆在一起，直到它们的后代能够独立生活。然而，机会主义的鹰会轻易抓走一只幼崽。猛禽对猫科动物来说不是很大的危险，但却是一种可能的威胁。
其他食肉动物，包括郊狼、狐狸、狼和鼬科，对猫科动物，尤其是它们的幼崽来说是危险的。它们也和中小型猫科动物竞争，当食物短缺时，猫科动物可能会失去食物。未成年猫科动物死亡率与食物供应直接相关，在食物短缺的时候，许多猫科动物幼崽会死去。豪猪虽然是一种被捕食的动物，但有毒的刺会对猫科动物造成伤害。
对猫科动物最危险的哺乳动物当然是人类。偷猎者和猎人瞄准猫科动物以获得它们的皮毛。事实上，山猫和猞猁皮至少占全球猫类皮毛交易的一半。在一些地方，人类故意通过诱捕皮毛或故意消灭，还是偶然通过破坏栖息地已经完全消灭了猫科动物。
猫科动物真正的天敌不是其他捕食者，而是小得多的微生物。像大多数其他动物一样，猫科动物容易受到一系列感染和疾病，包括狂犬病和猫犬瘟热。继人类之后，成年猫科动物面临的主要威胁似乎是疾病和寄生虫。
