L'aurochs serait apparu en Inde au Pléistocène inférieur, il y a environ deux millions d'années. Il serait probablement issu de Bos platifrons ou de Bos acutifrons, connus dans les Siwaliks.
Il aurait ensuite migré vers le Moyen-Orient et le reste de l'Asie pour gagner l'Europe au Pléistocène moyen. La date précise de sa diffusion en Europe varie selon les sources : début du Pléistocène moyen (soit il y a environ 780 000 ans), 275 000 ans ou 250 000.
Beaucoup d'auteurs distinguent trois sous-espèces, largement répandues à travers l'ancien monde :
Il existe des formes régionales mal connues, et il est possible qu'il ait existé des sous-espèces non décrites. L'aurochs de Sicile avait ainsi une taille inférieure de 20 % aux aurochs continentaux.
L'aurochs a été chassé par les groupes de Néandertaliens, comme l'attestent les découvertes archéologiques réalisées dans les sites tels que Biache-Saint-Vaast ou La Borde. Ce dernier a livré de nombreux restes d'aurochs, correspondant au minimum à 40 individus. Il est interprété comme un lieu de chasse et d'abattage mettant à profit un piège naturel vers lequel des troupeaux étaient rabattus.
L'aurochs a ensuite très fréquemment été représenté dans l'art pariétal du Paléolithique supérieur, notamment à Lascaux ou Font-de-Gaume.
Alors qu'une partie significative des forêts d'Europe de l'Ouest est déjà défrichée au profit de l'agriculture, Jules César, dans un chapitre de la Guerre des Gaules consacré à la description des Germains, l'un des peuples qu'il combat lors de sa conquête de la Gaule, évoque l'aurochs qu'on lui dit vivre dans l'immense forêt hercynienne avec des élans et d'autres animaux sauvages qu'on ne trouve déjà plus dans l'Italie romaine ni dans ses premières colonies.
Après avoir disparu des autres régions du monde, l'aurochs semble être resté relativement abondant dans les grands massifs forestiers d'Europe, relique de la forêt préhistorique ou regain sur des terres défrichées puis abandonnées au moment des grandes invasions ou des pestes, jusqu'au Moyen Âge, date à laquelle quelques mesures de protection sont prises (interdiction de chasse, garderie..), afin de protéger un gibier de choix pour la noblesse. Ainsi, Grégoire de Tours rapporte que
L'aurochs était l'unique symbole de la Principauté de Moldavie (roumain : bour du latin bubalus), et est représenté sur le blason de la Roumanie et de la République de Moldavie. Ces mesures restreintes sont restées de peu d'effets ; le dernier aurochs sauvage et libre connu a été tué dans la forêt de Jaktorów, en Pologne, en 1627.
La domestication de l'aurochs sauvage, Bos primigenius, remonterait à 8 000 av. J.-C., au Moyen-Orient puis en Inde.
Chacune des trois sous-espèces aurait été domestiquée, et serait à l'origine de races domestiques : les aurochs européens et moyen-orientaux (Bos primigenius primigenius) seraient à l'origine des bétails sans bosse domestiques (Bos primigenius f. taurus), les aurochs asiatiques ou indiens (Bos primigenius namadicus) ont vraisemblablement donné le bétail domestique à bosse, ou zébu (Bos primigenius f. taurus = Bos primigenius f. indicus) et l'Aurochs nord-africain (Bos primigenius africanus = Bos primigenius opisthonomous = Bos primigenius mauretanicus) pourraient avoir contribué au patrimoine génétique des bétails domestiques africains (par exemple Cluttonbrock 1999) ».
Selon cette approche, les bovins domestiques européens descendent de la sous-espèce européenne et moyen-orientale, les bovins domestiques asiatiques à bosse (zébu) descendent des aurochs asiatiques, et les bovins domestiques africains descendent d'un mélange incluant des aurochs nord-africains. Les bovins domestiques européens et asiatiques (zébu), en particulier, ne seraient apparentés que de façon assez éloignée, puisqu'ils auraient été domestiqués indépendamment, à partir de sous-espèces sauvages déjà identifiées. Bien qu'on ait autrefois parlé de Bos indicus pour désigner les zébus, on les considère maintenant comme faisant partie de la même espèce que les bovins européens, puisque descendant de la même espèce sauvage (mais pas de la même sous-espèce).
Des études concluent à un mélange entre aurochs moyen-orientaux et européens (appartenant à la même sous-espèce Bos primigenius primigenius) dans le génotype des bovins domestiques occidentaux actuels.
« Nous avons montré pour la première fois au niveau de l'ADN “fossile” que la diversité génétique des populations d’aurochs était plus importante que celle des bœufs actuels et qu'ils ont été domestiqués il y a 10 000 ans plusieurs fois dans le bassin du Haut-Euphrate au Proche-Orient. La présence d'haplotypes proche-orientaux au Néolithique sur le territoire français a démontré qu'ils ont été importés domestiqués en Europe quelque 2 000 ans plus tard au cours des migrations néolithiques à travers la Méditerranée et le long du Danube. L'haplotype des aurochs européens étant significativement distinct de celui des bœufs domestiqués, nous avons aussi pu montrer l'existence sporadique de croisements spontanés ou souhaités par l'homme entre l'aurochs européen mâle et le bœuf domestique proche-oriental femelle. »