Los cobayas son originarios de Sudamérica, aparecieron en el Mioceno después de la formación de las cordilleras montañosas sudamericanas (hace 20 millones de años aproximadamente). Fue durante el Plioceno (hace 5 millones de años) cuando alcanzaron su mayor diversidad, existían 11 géneros, los cuales se redujeron hace 1 millón de años a los actuales 5 géneros. Hoy en día se encuentran en la zona que va desde Venezuela al estrecho de Magallanes, en las pampas del Nordeste de Argentina, en Bolivia, en Uruguay y en el nordeste de Brasil.

El cobaya salvaje (Cavia aperea) presenta un color agutí (marrón oscuro en la parte interior del pelo y marrón claro en la punta), siendo esta coloración más clara por el vientre y el hocico.

En Europa fueron introducidos por los holandeses poco después del descubrimiento de América (1492), fecha en la que fueron vistos por primera vez por conquistadores españoles: los cobayas vivían en los pueblos alrededor de las casas y las granjas. Cuando Cristóbal Colón llegó a América los Incas ya habían domesticado a los cobayas y en consecuencia presentaban diferentes colores al agutí del cobaya salvaje. Los Incas utilizaban los cobayas como sacrificios para los dioses y para el consumo y aún hoy en día sirven de alimento en Sudamérica.

La introducción en Europa se hizo primeramente en Holanda, luego en España y Portugal y finalmente en Inglaterra. A América del Norte llegaron ya domesticadas en el año 1770.

En Europa, como no era un animal muy conocido (se consideraba exótico ya que provenía de un lugar lejano) eran muy caros, costaban una guinea, por lo tanto solo las podían adquirir las personas ricas. Por otra parte en Europa se utilizaron primeramente en laboratorios de investigación y un tiempo más tarde se empezaron a utilizar como animal doméstico.

En Gran Bretaña, país en el que hoy en día el cobaya es una mascota muy apreciada, se empezaron a realizar ferias de muestra y exposiciones de estos roedores; más tarde esto se extendió por diferentes países de Europa.

La domesticación del Cavia aperea indujo a obtener la variedad Cavia aperea porcellus. Esta nueva variedad presenta más variabilidad de colores que la original, también es más grande y de cuerpo más rechoncho y redondeado y se distribuye actualmente por todo el mundo.

El cobaya salvaje vive en gran diversidad de hábitats: zonas rocosas y montañosas, grandes praderas, sabanas, lugares pantanosos y húmedos, en los márgenes de los bosques (nunca en el interior) y hasta en alturas de 4.500 metros en las montañas de los Andes. El nombre de “conejillo de indias” proviene de su descubrimiento, que fue cuando Cristóbal Colon llegó a América, pensando que eran las Indias. El nombre inglés “guinea pig” se debe a su antiguo coste de una guinea, a su aspecto de cerdo pequeño (pig) y a los sonidos que emitía parecidos al de éste.