На месте современного Берингова пролива продолжает существовать перешеек, соединявший Северо-Восточную Азию с Северной Америкой. Время от времени этот перешеек заливало мелководное море. Океаны приобрели современные очертания. Благодаря горообразовательным движениям формируются Альпы, Гималаи, Кордильеры, восточно-азиатские хребты. У их подножья образуются впадины, в которых откладываются мощные толщи осадочных и вулканических пород. Дважды море заливало обширные площади материков, откладывая глины, пески, известняки, гипсы, соль. В конце неогена большая часть материков освобождается от моря. Климат неогенового периода был довольно теплым, и влажным, однако несколько более прохладным по сравнению с климатом палеогенового периода. В конце неогена он постепенно приобретает современные черты.

Похожим на современный становится и органический мир. Примитивных креодонтов вытесняют медведи, гиены, куницы, собаки, барсуки. Будучи более подвижными и имея более сложную организацию, они приспособились к разнообразным условиям жизни, перехватывали добычу у креодонтов и сумчатых хищников, а иногда и питались ими.

Наряду с видами, которые, несколько изменившись, дожили до нашего времени, появились и виды хищников, которые вымерли в неогене. К ним в первую очередь относится саблезубый тигр. Он назван так потому, что его верхние клыки достигали в длину 15 см и были слегка выгнуты. Они торчали из закрытой пасти животного. Для того, чтобы пустить их в ход, саблезубому тигру приходилось широко раскрывать пасть. Охотились тигры на лошадей, газелей, антилоп.

У потомков палеогеоновых мерикгиппусов — гиппарионов были уже такие зубы, как у современной лошади. Их небольшие боковые копыта не касались земли. Копыта же на средних пальцах делались все более крупными и широкими. Они хорошо удерживали животных на твердой почве, давали им возможность разрывать снег, чтобы извлечь из-под него корм, защищаться от хищников.

Наряду с североамериканским центром развития лошадей существовал и европейский. Однако в Европе древние лошади вымерли в начале олигоцена, не оставив потомков. Вероятнее всего они были истреблены многочисленными хищниками. В Америке же древние лошади продолжали развиваться. Впоследствии они дали настоящих лошадей, которые через Берингов перешеек проникли в Европу и Азию. В Америке лошади вымерли еще в начале плейстоцена, а крупные табуны современных мустангов, свободно пасущиеся в американских прериях, являются далекими потомками лошадей, привезенных испанскими колонизаторами. Таким образом, произошел своеобразный обмен лошадьми между Новым Светом и Старым Светом.

В Южной Америке обитали гигантские ленивцы — мегатерии (до 8 м в длину). Становясь на задние лапы, они объедали листья деревьев. Мегатерии имели толстый хвост, низкий череп с небольшим мозгом. Их передние лапы были намного короче задних. Будучи неповоротливыми, они становились легкой добычей для хищников и поэтому полностью вымерли, не оставив потомков.

Изменение климатических условий привело к образованию обширных степей, что благоприятствовало развитию копытных. От маленьких безрогих оленей, живших на болотистой почве, произошли многочисленные парнокопытные — антилопы, козлы, бизоны, бараны, газели, чьи прочные копыта были хорошо приспособлены к быстрому бегу в степях. Когда парнокопытных развелось такое количество, что начала ощущаться нехватка пищи, часть их освоила новые места обитания: скалы, лесостепи, пустыни. От живших в Африке жирафообразных безгорбых верблюдов произошли настоящие верблюды, заселившие пустыни и полупустыни Европы и Азии. Горб с питательными веществами позволял верблюдам длительное время обходиться без воды и пищи.

Леса заселяли настоящие олени, из которых одни виды встречаются и в наши дни, а другие, например мегалоцерасы, которые были в полтора раза крупнее обычных оленей, полностью вымерли.

В лесостепных зонах обитали жирафы, вблизи озер и болот — бегемоты, свиньи, тапиры. В густых кустарниковых зарослях жили носороги, муравьеды.

Среди хоботных появляются мастодонты с прямыми длинными клыками и настоящие слоны.

На деревьях живут лемуры, обезьяны, человекообразные обезьяны. Некоторые лемуры перешли к наземному образу жизни. Передвигались они на задних ногах. Достигали 1,5 м в высоту. Питались главным образом плодами и насекомыми.

Жившая в Новой Зеландии гигантская птица динорнис достигала 3,5 м в высоту. Голова и крылья у динорниса были маленькими, клюв недоразвитым. Он передвигался по земле на длинных сильных ногах. Дожил динорнис до четвертичного периода и, очевидно, был истреблен человеком.

В неогеновый период появляются дельфины, тюлени, моржи — виды, живущие и в современных условиях.

В начале неогенового периода в Европе и Азии было много хищных животных: собак, саблезубых тигров, гиен. Среди травоядных преобладали мастодонты, олени, однорогие носороги.

В Северной Америке хищные были представлены собаками и саблезубыми тиграми, а травоядные — титанотериями, лошадьми и оленями.

Южная Америка была несколько изолированной от Северной. Представителями ее фауны были сумчатые, мегатерии, ленивцы, броненосцы, широконосые обезьяны.

В верхнемиоценовый период между Северной Америкой и Евразией происходит обмен фауной. Много животных переселилось с материка на материк. Северную Америку заселяют мастодонты, носороги, хищники, а в Европу и Азию переселяются лошади.

С началом лигоцена в Азии, Африке и Европе расселяются безрогие носороги, мастодонты, антилопы, газели, свиньи, тапиры, жирафы, саблезубые тигры, медведи. Однако во второй половине плиоцена климат на Земле сделался прохладным, и такие животные, как мастодонты, тапиры, жирафы, переселяются на юг, и на их месте появляются быки, бизоны, олени, медведи. В плиоцене связь между Америкой и Азией прервалась. Одновременно возобновилась связь между Северной и Южной Америкой. Североамериканская фауна переселилась в Южную Америку и постепенно вытеснила ее фауну. Из местной фауны остались лишь броненосцы, ленивцы и муравьеды, распространились медведи, ламы, свиньи, олени, собачьи, кошачьи.

Австралия была изолирована от других материков. Следовательно, значительных изменений в фауне там не произошло.

Среди морских беспозвоночных в это время преобладают двустворчатые и брюхоногие моллюски, морские ежи. Мшанки и кораллы на юге Европы образуют рифы. Прослеживаются арктические зоогеографические провинции: северная, включавшая Англию, Нидерланды и Бельгию, южная — Чили, Патагонию и Новую Зеландию.

Сильно распространилась солоноватоводная фауна. Ее представители населяли большие мелководные моря, образовавшиеся на материках в результате наступления неогенового моря. В этой фауне совершенно отсутствуют кораллы, морские ежи и звезды. Моллюски по количеству родов и видов значительно уступают моллюскам, населявшим океан с нормальной соленостью. Однако по численности особей они во много раз превосходят океанских. Раковины небольших по размерам солоноватоводных моллюсков буквально переполняют отложения этих морей. Рыбы уже совершенно не отличаются от современных.

Более прохладный климат послужил причиной постепенного исчезновения тропических форм. Уже хорошо прослеживается климатическая зональность.

Если в начале миоцена флора почти не отличается от палеогеновой, то в середине миоцена в южных районах растут уже пальмы и лавры, в средних широтах преобладают хвойные, грабы, тополя, ольхи, каштаны, дубы, березы и камыш; на севере — ели, сосны, осоки, березы, грабы, ивы, буки, ясени, дубы, клены, сливы.

В плиоценовый период на юге Европы еще остались лавры, пальмы, южные дубы. Однако наряду с ними встречаются ясени и тополя. На севере Европы теплолюбивые растения исчезли. Их место заняли сосны, ели, березы, грабы. Сибирь была покрыта хвойными лесами и лишь в долинах рек встречались грецкие орехи.