早出现在 3,500 万年前渐新世的南阿根廷（巴塔哥尼亚），最远曾经在中新世早期时分布至安地列斯群岛。巨爪地懒科的物种在 900 万年前透过岛屿跳转的形式来到北美洲，远早于巴拿马地崃的形成。最早期的物种体型很小而且可能栖息于树上，然而到了更新世晚期第四纪冰河时期，体型最大的杰氏巨爪地懒体长可达 ，且为完全陆生。一些分布在加勒比海群岛上的物种有岛屿侏儒化的现象，或许保留了一定程度爬树的能力。以往透过形态学的比较，普遍认为与现存树栖的二趾树懒均属于本科。然而胶原蛋白及粒线体DNA分子分析研究的结果却显示，加