В неогене очертания морей и континентов, рельеф земной поверхности уже были близки к современным, климат стал холоднее, в горных районах были оледенения.
В конце олигоцена и в миоцене происходят большие изменения наземной флоры и фауны. В умеренных поясах тропические и субтропические растения сменяются растениями с опадающей листвой, возникают поросшие злаками и другими травами степные и лесостепные пространства, и позднее, в конце третичного и в четвертичном периоде, появляется растительность тайги, тундр. На юге растительность, а также и животный мир изменялись меньше и сохраняли более древний облик.Изменение климата и особенно появление нового растительного покрова — широкое распространение сухих лугов и лесостепей, — как показал еще в 70-х годах прошлого века В. О. Ковалевский, резко сказалось на развитии млекопитающих и в первую очередь на травоядных копытных. Исчезают кондиляртры и другие питающиеся мягкой, сочной растительностью млекопитающие, креодонты, многие обитатели лесных чащ и болотных зарослей.
В миоцене и плиоцене появились уже все семейства и многие рода ныне существующих млекопитающих: лошадиные, свиньи, олени, жирафы, полорогие, гиены, кошки, ластоногие, обезьяны, в том числе человекообразные, хоботные — мастодонты и древние слоны. У многих копытных (лошадиных, оленей, полорогих) выработались хорошие приспособления к быстрому бегу и питанию травянистыми растениями. Ноги их удлинились, коренные зубы стали постоянно растущими, с высокой коронкой.В конце миоцена и в плиоцене в Европе, Азии, Африке была широко распространена так называемая гиппарионовая фауна, в состав которой входили трехпалые лошади — гиппарионы, свиньи, олени, жирафы, разнообразные антилопы, мастодонты, гиены, барсуки, виверры, медведи, кошки, в том числе гигантские тигры саблезубы с большими кинжаловидными верхними клыками, грызуны, обезьяны. Из птиц характерны страусы. Несколько иной состав гиппарионовой фауны был в Северной Америке. Во второй половине плиоцена эта фауна исчезла в Европе, большей части Азии, в Северной Америке. В Африке она просуществовала дольше и превратилась в современную фауну африканских лесостепей — саванн. Если бы мы могли попасть несколько миллионов лет назад, например, на Украину, в Западную Сибирь, то нам представилась бы картина, сходная с саваннами Африки.Огромные скопления остатков гиппарионовой фауны обнаружены и раскопаны на территории Молдавии, Украины, Кавказа, Средней Азии, Западной Сибири.В СССР, особенно за последние 40 лет, обнаружены многочисленные местонахождения млекопитающих третичного и четвертичного периодов. Их остатки были изучены многими палеонтологами, среди которых надо особенно отметить академика А. А. Борисяка, почетного академика М. В. Павлову, профессора Ю. А. Орлова.
Четвертичный период, или антропоген, начавшийся около 1 миллиона лет назад, несмотря на свою относительную краткость, богат событиями. В течение антропогена возник человек и развивалось человеческое общество, образовались многие виды ныне существующих растений и животных, сформировались современные флора и фауна, появились созданные человеком культурные растения и домашние животные. В течение этого времени приняли знакомые нам очертания современные моря и океаны, горы и равнины, озера и реки. В этот относительно короткий срок произошли такие большие физико-географические перемены, как образование Балтийского, Карского, Эгейского, Красного и ряда других морей, произошло отделение островов Мальты и Сицилии от Африки, Великобритании — от Европы. Исчезла Берингийская суша, соединявшая еще сравнительно недавно, несколько сотен тысяч лет назад, Азию с Северной Америкой в районе Камчатки и Аляски. От азиатского материка в течение антропогена отделились Новая Земля, Новосибирские острова, Японские и Зондские острова. Неоднократно прерывалась и восстанавливалась связь между Аральским, Азовским, Каспийским, Черным и Средиземным морями. Происходили изменения границ суши и моря и в других местах, особенно, как показали последние исследования, в Арктике и на севере Азии. В антропогене продолжалось образование высоких хребтов Альпийских, Кавказских, Алтайских, Гималайских и других гор.