云豹属名Neofelis，是由希腊语：νεο-（neo-，意为“新的”），加上拉丁语：feles（意为猫），之后组成的新字。种名nebulosa，源自拉丁语：Nebula（意为云），用来形容它身上的花纹。1821年，博物学者爱德华·格里菲斯(Edward Griffith)根据伦敦埃克塞特交易所(ExeterExchange)动物园从我国广东省引进的一只云豹，首次对该物种进行描述，并将其命名为Felis nebulosa。 

随后布赖恩·霍顿·霍奇森(Brian Houghton Hodgson)于1841年将来自尼泊尔的云豹标本命名为“Felis macrosceloides”；1862年，罗伯特·斯温霍(Robert Swinhoe)通过一张来自台湾的云豹皮张命名了“Felis brachyura”；约翰·爱德华·格雷(Georges Cuvier)1867年将所有三个种都归入一个种，并命名了新属。

猫科豹属动物并不包含云豹，而包含狮、虎、豹、美洲豹和雪豹。云豹有它自己单独的属：云豹属”Neofelis“。该属被认为是单型物种，下辖5个亚种。在2006年以前，云豹只有一个物种，这一年，科学家们把只在苏门答腊岛和加里曼丹岛才有的巽他云豹(Neofelis diardi)分离出了单独的物种，与分布在亚洲大陆东南部（印度东部、喜马拉雅山脚、中南半岛、中国南部到马来半岛地区）的云豹(Neofelis nebulosa)以示区分。而这二个物种，云豹下辖3个亚种，巽他云豹下辖2个亚种。

云豹通常被认为是单一物种，现在已分裂为两个物种。根据对线粒体 DNA、微卫星和形态学的分析，Neofelis nebulosa仅限于东南亚大陆，而Neofelis diardi则发现于苏门答腊岛和婆罗洲（2007年）。云豹的亚种分类需要进一步分析 (Kitchener et al. 2017)。 除了指名形式外，还描述了大陆云豹的两个亚种：N. n. macrosceloides来自尼泊尔、印度东北部和不丹，以及可能已经灭绝的Neofelis nebulosa brachyurus来自台湾。 然而，最近对野生猫科动物分类学的审查认为这两个亚种的证据不足，并建议将云豹保留为单一类型，直到有进一步的亚种证据为止（Kitchener 等人，2017年）

1960年代对云豹和豹属物种的头骨进行了形态学分析。结果表明，云豹构成了豹科和猫科之间的进化联系。对所有猫科物种组织样本中核DNA的系统发育分析表明，猫科动物的进化辐射开始于大约14.45至838万年前的亚洲中新世。对所有猫科动物的线粒体DNA的分析表明，在16.76至646万年前存在辐射。根据对其核DNA的分析，估计云豹是第一只在9.32至447万年前与猫科动物的共同祖先发生遗传差异的猫科动物。来自亚洲大陆的云豹可能在更新世期间通过被淹没的大陆桥到达婆罗洲和苏门答腊岛，当时种群在全球降温和变暖期间变得孤立。对云豹及其姊妹物种巽他云豹 (N. diardi) 毛发样本的遗传分析表明，它们在2.0-093万年前发生了分歧。