O registro fóssil do urso-polar é bem escasso, e sua história evolutiva não é muito bem conhecida. O registro mais antigo para a espécie é uma mandíbula datada de 130 000 a 110 000 anos, encontrada em Prince Charles Foreland, Svalbard, em 2004.
Outros achados subfósseis são conhecidos da Groenlândia, Noruega,
Suécia, Dinamarca e Canadá. Dos exemplares provenientes do sul da Escandinávia, seis foram datados de um período entre 12 500 e 10 500 a.p. sugerindo fortemente que a distribuição do urso-polar foi influenciada pela variação climática durante o Pleistoceno Superior e o Holoceno Inferior e que ele apresentava uma distribuição mais meridional que no Presente.
A análise morfométrica da mandíbula de Svalbard, quando comparada com
exemplares de ursos-pardos e de ursos-polares atuais e de outros restos
subfósseis encontrados, demonstram que o espécime têm as mesmas
características que os animais atuais e que possivelmente tratava-se de
um macho adulto. A descoberta desta mandíbula confirma que o urso-polar já era uma espécie distinta a pelo ou menos 110 000 anos.
O tempo de divergência entre as duas linhagens varia entre os
pesquisadores e a metodologia utilizada. Kúrten, com base no estudo do
material subfóssil, sugeriu uma origem tardia para o urso-polar,
estipulando que a espécie tenha evoluído entre 70 e 100 mil anos. Estudos moleculares de relações evolutivas entre as espécies atuais
diferem consideravelmente no tempo de divergência entre o urso-polar e o
urso-pardo. Alguns pesquisadores corroboraram uma origem recente entre
70 000 e 100 000 anos, enquanto outros chegaram a períodos mais antigos como entre 2 e 3 milhões de anos (Ma), entre 1 e 2 Ma, entre 1 e 1,5 Ma, 1,320 Ma, entre 1,170 Ma e 660 000, e 600 000.
