到了中新世晚期，也就是始熊猫活动的时期，南极冰流规模扩大，全球普遍降温，巴拿马地峡封闭，东特提斯海消失，东西洋流随之消失。当温度持续下降，海面上的冰层越来越厚，范围越来越广，大量的水由液体变为固体，使海平面渐渐降低。
　　
　　到了上新世时期，亚欧板块与美洲板块之间的白令陆桥露出海面，阻断了北冰洋与太平洋之间的洋流循环，使北冰洋处于半封闭状态，北极迅速变冷，形成大范围的冰盖。积雪和冰层覆盖范围不断增加，反射的太阳辐射能也在增加，导致大量的热量散失，地球气候进一步变冷。
　　
　　进入第四纪，这种大范围不断变冷的环境成了生物生存、繁衍必须面对的一大难关。为了应对越来越恶劣的环境，生物不断进化，或离开原来生活的地方，向更温暖的地方迁徙。
　　
　　第四纪初期，我国南方地区还没有被寒意侵袭，在湿润而温暖的气候作用下，森林茂盛生长，覆盖了大范围的地区，一些喜好在热带地区生活的生物从其他地方迁徙而来，始熊猫原有的生活领地竞争日渐激烈，情况对它们来说变得更加不利。

　　一些经常出没于竹林的始熊猫存活了下来，其他始熊猫则渐渐消失在历史的长河中。始熊猫到小种大熊猫存在着长达几百万年的化石缺失，因此我们无法通过化石来判断在这段漫长的光阴中，大熊猫的祖先究竟在哪个节点上压抑了作为食肉动物的天性，而将竹子变成主要食物。总之，通过对现有小种大熊猫化石的分析，科学家判断，200万年前，大熊猫的祖先完全向食竹方向进化了。
　　
　　这里所说的工具，并非仅指人类进行生产劳动时使用的器具，而涉及广泛意义上的能够使生物达到目的的事物，比如小种大熊猫的牙齿及其伪拇指等。
　　
　　始熊猫的臼齿嚼面上有少量釉质凸起出现，这种釉质凸起有助于始熊猫将坚硬的竹竿咬碎，但还远远达不到长时间、高强度碾压竹子的程度。这些证据表明，始熊猫所吃的大多数食物质地仍是较软的，而科学家通过对小种大熊猫牙齿化石的研究，发现它们食用竹子的工具之一牙齿在很大程度上产生了进化。
　　
　　小种大熊猫的“前臼齿前附尖发达，上第3前臼齿前内尖粗壮，第4前臼齿有臼齿化趋势，臼齿的宽度略大于长度”，这些变化使小种大熊猫牙齿压碎、研磨竹子的功能更加强大，更适宜大量进食竹子。