למרות דמיונם, ההבדלים בין כל אחת משלוש הקבוצות שאינן נכללות בתת-סדרת דמויי החתול לבין כל אחת משש האחרות ניכרים לאחר בדיקה קצרה. אולם, אצל שלוש הקבוצות האחרות, אשר כן נכללות עם מיני תת-הסדרה, השילוב בין מוצא משותף לאבולוציה מתכנסת הוביל לדמיון רב שבלבל אף את החוקרים. דוגמה לכך היא משפחת הנימרוויים (Nimravidae), שמיניה אמנם קרובים רחוקים של בני משפחת החתוליים, אך דמותם עוצבו תחת ידי האבולוציה באופן כזה שהוביל את החוקרים לשייך אותם כתת-משפחה של האחרונים. יותר מכך, הם נחשבו כשושלת עתיקת-יומין של משפחת החתוליים, ולכן נקראו בשם ""חתוליים קדומים"" (paleofelid) בהשוואה לחתוליים האחרים שכונו ""חתוליים חדשים"" (neodelid). רק לאחר בחינה מדוקדקת של מאפייניהם, בהם מבנה מערכת השמיעה והגולגולת, התבהרה מערכת היחסים ביניהם.