L’époque du Miocène s’étend d’environ 23.03 à 5.33 millions d’années. C’est la première et la plus longue époque de la période néogène. Étant relativement récente dans l’histoire géologique, une grande partie de la flore et de la faune du Miocène était similaire à celle d’aujourd’hui, sauf qu’elle était un peu plus primitive au début et plus diversifiée tout au long, étant donné que les êtres humains ont rapidement tué de nombreux animaux uniques qui ont évolué dans le 20 derniers millions d’années.
Depuis 49 millions d’années, la Terre s’était considérablement refroidie, mais ce phénomène s’est accéléré au Miocène. Au début de la période, l’Amérique du Sud s’est séparée de l’Antarctique, permettant à un courant antarctique froid – le courant circumpolaire antarctique – de circuler indéfiniment autour de l’Antarctique, sans aucune barrière terrestre. Cela a empêché le mélange thermique des océans, provoquant un refroidissement extrême de l’Antarctique et provoquant une glaciation à l’échelle du continent. La glace blanche réfléchissait l’énergie thermique dans l’espace, abaissant davantage la température.
En raison de la température relativement basse tout au long de la période du Miocène, elle était dominée par les graminées, tout comme aujourd’hui. Par conséquent, les principaux herbivores étaient ceux qui se sont adaptés à la vie dans les steppes, y compris les ancêtres des chevaux, des rhinocéros et des ruminants très prospères, qui étaient déjà plus nombreux que leurs concurrents. De nombreux animaux modernes existaient dès le début de la période, notamment les ratons laveurs, les loups, les chameaux, les cerfs et les baleines. Les mammifères marins étaient un peu moins nombreux qu’aujourd’hui et les baleines étaient plus petites. Les dauphins ont évolué vers le début de la période, avec la technique de l’écholocation, tandis que les marsouins ont évolué en son milieu.
Au Miocène, l’Amérique du Sud et l’Australie ont été isolées de tous les autres continents, développant leur propre faune unique et très divergente. L’Amérique du Sud a développé toute une classe unique d’ongulés qui ont évolué pour remplir les niches occupées par les ongulés sur d’autres continents, y compris celles correspondant aux lapins, aux hippopotames et aux chalicothères (des gros animaux étranges qui marchaient sur leurs articulations). Beaucoup de ces animaux sont maintenant éteints, dépassés lorsque l’Amérique du Nord a fusionné avec l’Amérique du Sud il y a trois millions d’années et a introduit cette dernière dans la faune mammifère du reste du monde.