Biolodzy ewolucyjni uważają, że szare wilki pojawiły się około 800 000 lat temu w epoce plejstocenu. Uważa się, że współczesne europejskie i północnoamerykańskie wilki wywodzą się z podgatunku, który powstał około 150 000 lat temu.
Szary wilk jest przodkiem psa domowego. Jest także blisko spokrewniony ze wschodnim wilkiem, czerwonym wilkiem, kojotem i złotym szakalem i może produkować płodne hybrydy z dowolnym z tych gatunków. Szare wilki mają najszerszą gamę gatunków canida i są jedynymi psami występującymi zarówno w Starym, jak i Nowym Świecie. Zostały one eksterminowane z dużej części Ameryki Północnej na początku lat 60. XX wieku, ale zostały z powodzeniem ponownie przeniesione do regionu Wielkich Jezior i części Waszyngtonu, Oregon, Idaho i Montana.
