Les biologistes évolutionnistes pensent que les loups gris ont émergé il y a environ 800 000 ans à l'époque du Pléistocène. On pense que les loups modernes d'Europe et d'Amérique du Nord descendent d'une sous-espèce apparue il y a environ 150 000 ans.
Le loup gris est l'ancêtre du chien domestique. Il est également étroitement lié au loup oriental, au loup rouge, au coyote et au chacal doré et peut produire des hybrides fertiles avec n'importe laquelle de ces espèces. Les loups gris ont la plus large gamme de toutes les espèces de canidés et sont les seuls canidés trouvés dans l'Ancien et le Nouveau Monde. Ils ont été exterminés d'une grande partie de l'Amérique du Nord au début des années 1960, mais ont été réintroduits avec succès dans la région des Grands Lacs et dans certaines parties de Washington, de l'Oregon, de l'Idaho et du Montana.