Os ancestrais dos nimravídeos divergiram de seu ancestral comum ao dos felideos, os viverrídeos, há cerca de 55 milhões de anos. Os primeiros fósseis reconhecíveis como nimravídeos são datados como sendo do fim do Eoceno (36 milhões de anos atrás). A diversidade dos nimravídeos aparentemente teve seu ápice cerca de 28 milhões de anos atrás e o grupo extinguiu-se no fim do Mioceno (5 milhões de anos).

Os nimravídeos distinguem-se dos verdadeiros gatos pelas características do crânio, nomeadamente pela estrutura do ouvido interno, e pela presença de uma falange óssea no maxilar inferior, onde encaixava o comprimento dos dentes caninos superiores, variável com a espécie, ficando assim protegidos de serem danificados. Esta última característica está também presente no grupo dos verdadeiros dentes-de-sabre (felinos macairodontídeos) e é muito notória nos dentes-de-sabre marsupiais (família Thylacosmilidae). No aspecto geral, os nimravídeos tinham corpos musculosos e parecido com o dos felinos, embora com as pernas fossem mais curtas e estrutura mais robusta. A cauda tinha comprimento variável de acordo com a espécie, mas era geralmente mais curta do que os gatos típicos possuem. Os nimravídeos possuíam garras retrácteis. A maior das espécies (da sub-família Barbourofelinae) chegava a atingir o tamanho de um urso pardo moderno. A dentição dos nimravídeos era bastante diferente à dos felinos modernos, que têm 44 dentes.