Gepardy cechują się niezwykle małą różnorodnością genetyczną. Uważa się, że w czasie ostatniej epoki lodowej przeszły przez dłuższy okres rozmnażania wsobnego. Prawdopodobnie ewoluowały w Afryce w czasie miocenu (26 do 7,5 miliona lat temu), zanim migrowały do Azji. Wśród wymarłych gatunków są: Acinonyx pardinensis (z pliocenu), znacznie większy niż współczesne gepardy, odkryty w Europie, Indiach i Chinach; Acinonyx intermedius (z okresu środkowego plejstocenu), znaleziony na tym samym obszarze; oraz Miracinonyx inexpectatus, Miracinonyx studeri i Miracinonyx trumani (plejstocen), znalezione w Ameryce Północnej.Ciało geparda jest smukłe i muskularne z długimi łapami, mimo iż wygląda na wątłego i delikatnego. Klatka piersiowa jest obszerna, a talia wąska. Ma małą głowę i krótki pysk, wysoko umieszczone oczy, duże nozdrza i małe okrągłe uszy. Jako jedyny z kotowatych nie potrafi chować pazurów. Futro geparda jest płowe z okrągłymi czarnymi plamkami i czarnymi liniami po bokach pyska. Dorosłe samce ważą przeciętnie 42–65 kg z kolei samice 30–45 kg. Długość ciała wynosi od 112 do 150 cm, wysokość w kłębie od 60 do 80 cm, podczas gdy ogon mierzy do 90 cm. Samce są przeważnie większe niż samice, mają także nieco większą głowę i bardziej muskularne ciało. Gepard jest nietypowym członkiem rodziny kotowatych (Felidae), który poluje, polegając raczej na swoim wzroku i szybkości, niż z ukrycia. Jest najszybszym zwierzęciem lądowym i na krótkich dystansach może osiągnąć prędkość blisko 100 km/h. Zarejestrowany rekordowy czas biegu na 100 m wynosi niecałe 6s. Gepardy są jedynymi wielkimi kotami, które nie ryczą, lecz wydają inne dźwięki. Potrafią ćwierkać, szczekać, syczeć, mruczeć, miauczeć i rechotać.