Evolutionsbiologen glauben, dass graue Wölfe vor etwa 800.000 Jahren während des Pleistozäns entstanden sind. Es wird angenommen, dass moderne europäische und nordamerikanische Wölfe von einer Unterart abstammen, die vor etwa 150.000 Jahren entstanden ist.
Der graue Wolf ist der Vorfahre des Haushundes. Es ist auch eng mit dem Ostwolf, dem Rotwolf, dem Kojoten und dem Goldschakal verwandt und kann mit jeder dieser Arten fruchtbare Hybriden hervorbringen. Graue Wölfe haben das größte Verbreitungsgebiet aller Canidenarten und sind die einzigen Caniden, die sowohl in der Alten als auch in der Neuen Welt vorkommen. Sie wurden in den frühen 1960er Jahren in weiten Teilen Nordamerikas ausgerottet, wurden jedoch erfolgreich in der Region der Großen Seen und in Teilen von Washington, Oregon, Idaho und Montana wieder eingeführt.