Epoka miocenu miała miejsce od około 23 do 5,3 mln lat temu. Główne zmiany w klimacie Ziemi, geografii, florze i faunie nastąpiły w miocenie, który ustanowił większość świata, jaki znamy dzisiaj, czyniąc ten okres w historii Ziemi dobrym przejściem między bardziej archaicznym Oligocenem a bardziej nowoczesnym Pliocenem. Kontynenty nadal przesuwały się na swoje obecne pozycje. Oba kontynenty Ameryki były nadal oddzielone, podczas gdy Afryka przesunęła się na północ do Europy, powodując zniknięcie starożytnego morza Tetydzkiego. Pęknięcie płyty w Afryce Wschodniej zaczęło tworzyć wielką dolinę Ryftową, a Himalaje nadal się wznosiły. Oba te wydarzenia wywołałyby monsunowe wzorce pogodowe w Indiach i Afryce. Ogólnie rzecz biorąc, klimat Ziemi stał się coraz bardziej suchy i chłodniejszy, faworyzując otwarte środowiska i odporne na warunki atmosferyczne rośliny w porównaniu z gęstymi lasami zależnymi od wilgoci. Z całego życia na ziemi w tym czasie jedna forma ponad wszystkimi innymi wzrosła, aby pozostawić największy ślad na planecie od czasu powstania dinozaurów; trawa. Już przed wyginięciem K/T trawa zaczęła podbijać florę świata w miocenie, gdy lasy się zmniejszyły, a klimat stał się bardziej suchy. Wyewoluowane do wzrostu od podstawy korzeni trawy są niezwykle odporne, w stanie wytrzymać presję powodzi, suszy, ognia, śniegu, wypasu i deptania przez zwierzęta. Trawy wkrótce pokryły większość otwartego lądu na Ziemi i miały ogromny wpływ na ziemską faunę.
wzrost traw wywołał nową falę promieniowania wśród dużych ssaków otwartych równin. Więcej grup roślinożerców wyewoluowało wysokokoronowane zęby do żucia twardych liści i wielokomorowe żołądki do przetwarzania roślinności o niskiej zawartości składników odżywczych. Zwierzęta łowne zostały zastąpione przez pasożyty, a drapieżniki stały się bardziej przystosowane do spławiania zdobyczy. We wczesnym miocenie nadal istniało wiele grup ssaków, które były powszechne w oligocenie, takich jak nimravids, entelodonty, hyaeonodonty i oreodont ’ s, ale wkrótce zostały zastąpione przez bardziej wydajne drapieżniki i pasożyty. Rozpoznawalne psy, niedźwiedzie, wielbłądy, konie, antylopy i żyrafy żyły obok psów niedźwiedzi, prawdziwych kotów szablozębnych, kielichotników i wielu odmian nosorożca i słonia. Małpy ewoluowały i osiągnęły w tym czasie największą różnorodność z około 100 gatunkami znanymi w Eurazji i Afryce. Prawdopodobnie około 8 mln lat temu żył ostatni wspólny przodek szympansów i ludzi. Bardziej nowocześnie wyglądające wieloryby pojawiły się w oceanach, w tym pierwsze wieloryby z fiszbinami zamiast zębów do filtrowania małej zdobyczy. Wiele większych waleni było przerażającymi drapieżnikami drapieżnymi podobnymi do współczesnych orek i polowało obok (i polowały na nie) masywnych rekinów, takich jak słynny Megalodon. Innymi ssakami morskimi były foki, wydry i syreny, a także gigantyczne leniwce wodne. Ameryka Południowa była gospodarzem własnej unikalnej fauny dużych ssaków kopytnych, małych mięsożerców związanych z torbaczami i gigantycznych nielotnych ptaków z masywnymi haczykowatymi dziobami, odpowiednio nazywanych „ptakami terroru”. W Ameryce Południowej i Indiach pojawiło się kilka form gigantycznych krokodyli, a węże znacznie zróżnicowały się w Ameryce Północnej w odpowiedzi na rozprzestrzenianie się muraw, a z kolei rozprzestrzenianie się gryzoni. Podczas gdy zapis kopalny dla ptaków jest uboższy ze względu na kruche kości ptaków, które rzadko skamieniały, dowody wskazują, że prawie wszystkie żyjące rodziny ptaków pojawiły się i były rozpoznawalne dla ludzi pod koniec miocenu.
†Hipparion laromae: Hipparion był bardzo udanym gatunkiem konia, który przetrwał do połowy plejstocenu. W miocenie był jednym z pierwszych koni przystosowanych do wypasu na nowych łąkach Afryki, Eurazji i Ameryki Północnej. Miał około 4,5 stopy wysokości na ramieniu i przypominał współczesne konie, ale nadal miał trzy palce zamiast jednego, chociaż tylko środkowy palec dotykał ziemi i nosił ciężar zwierzęcia.
†Tyto gigantea: w okresie miocenu Region Gargano w południowo-wschodnich Włoszech był wyspą ze względu na podwyższony poziom morza. Ta izolacja pozwoliła faunie Wyspy ewoluować w wiele unikalnych form. Tyto gigantea – gatunek sowy blisko spokrewniony ze współczesną sową obrożną. Sowa ta była jednak jedną z największych w historii; o długości ciała do 80 cm i wadze do 20 funtów była znacznie większa niż największa żyjąca Sowa; puchacz Euroazjatycki. Ten olbrzymi ptak i silne szpony uczyniłyby go jednym z największych drapieżników ekosystemu Wyspy, biorąc pod uwagę, że największym ssakiem mięsożernym na wyspie był kuzyn jeża wielkości kota.
†Thylacosmilus atrox: Thylacosmilus był dziwacznym metatheriańskim drapieżnikiem z Ameryki Południowej, który miał wydłużone zęby psów podobne do kota szablozębnego, chociaż nie był spokrewniony i ewoluował podobieństwo poprzez konwergentną ewolucję, podobnie jak prawdziwe koty Thylacosmilus był jednym z najlepszych drapieżników Ameryki Południowej, wraz z ptakami terror. Ważący około 250 funtów był większy niż lampart i miał potężne mięśnie szyi, aby dostarczyć Głębokie ugryzienia swojej ofiary. Miał również mocne i elastyczne kończyny przednie do trzymania zdobyczy jak prawdziwe szabelki.
†Pierolapithecus catalaunicus: ten gatunek małpy znaleziony w Hiszpanii mógł być przodkiem szympansów, goryli i ludzi na podstawie struktury jego twarzy, podczas gdy linia prowadząca do orangutanów mogła się rozdzielić, zanim się pojawiła. Miał krótkie palce, płaską klatkę piersiową, elastyczne nadgarstki i łopatki, które leżały wzdłuż jego pleców, co sugerowało, że był wyspecjalizowany do wspinania się na drzewa. Fakt, że żyje w Europie pokazuje, że małpy musiały być w stanie migrować między Europą a Afryką, być może w czasach, gdy wyschło Morze Śródziemne.
†Teleoceras major: Teleoceras był bardzo częstym gatunkiem nosorożca w Ameryce Północnej i Europie. Jego ciało było bardzo okrągłe, a kończyny krótkie, dzięki czemu wyglądał bardziej jak hipopotam, pomimo małego rogu na nosie. Podobnie jak hipopotamy Teleoceras spędzały większość czasu tarzając się w wodzie, a następnie przychodząc na ląd, aby się wypasać. Przy prawie dwóch tonach był jednym z największych zwierząt na amerykańskich murawach obok gomphotherów podobnych do słoni.
†Purussaurus brasiliensis: ten gatunek Kajmana z Ameryki Południowej był jednym z największych krokodyli wszech czasów. Jego szeroka czaszka miała 55 cali długości, a całe ciało mogło mieć 40 stóp długości i ważyć 9 ton, tak duże lub większe niż kilka ogromnych krokodyli z okresu kredy. Zamiast dinozaurów, Purussaury polowały na gigantyczne żółwie, ryby, delfiny rzeczne, duże ssaki lądowe i być może inne krokodyle. Jego siła ugryzienia została oszacowana na około 69 000 niutonów i jest w stanie rozerwać swoją zdobycz za pomocą techniki „Death roll” używanej przez żywe krokodyle.
†odobenocotops peruvianus: ten zębaty wieloryb żył w wodach u zachodnich wybrzeży Ameryki Południowej i mógł być krewnym narwalów. Podobnie jak narwale, Odobenocotops miał kły, z tym że te kły przychodziły w parze i były skierowane do tyłu. Nadało to wielorybowi morsową twarz i podobnie jak morsy prawdopodobnie żywił się mięczakami na dnie morza. Kły, które były dłuższe po prawej stronie zwierzęcia niż po lewej stronie, mogły być używane do żerowania, jako narząd zmysłowy lub do obrony, chociaż te wieloryby wielkości delfinów nie miałyby większych szans przeciwko ogromnemu rekinowi Megalodon.
†Amphicyon ingens: psy Niedźwiedziowate były rodziną mięsożerców blisko spokrewnionych zarówno z niedźwiedziami, jak i psami o cechach obu zwierząt, w tym długich, mocnych nogach, mocnych szczękach i długich ogonach. Amphicyon był jednym z największych i najbardziej zaawansowanych w swoim rodzaju i bardziej przypominał niedźwiedzia niż psa, ważąc ponad 1000 funtów. Jego czaszka była zbudowana jak niedźwiedzia, ale jej zęby przypominały zęby wilka. Miał długi, gruby ogon, muskularną szyję i solidne kończyny przystosowane do biegania. Psy niedźwiedzie były znacznie lepszymi myśliwymi niż wcześniejsze drapieżniki, takie jak entelodonty i nimrawidy, a inwazja psa niedźwiedzia do Ameryki Północnej z Azji mogła doprowadzić te drapieżniki do wyginięcia w miocenie. Amphicyon mógł być wszystkożerny, żywiąc się roślinami i mięsem.
†amebelodon fricki: Amebelodon był jednym z wielu czworonożnych słoni lub gomfotheres, które stały się bardzo powszechne w Ameryce Północnej, Afryce i Eurazji w miocenie. Amebelodon żył tylko w Ameryce Północnej i miał kły zarówno na górnej szczęce, jak u innych słoni, jak i na wydłużonej dolnej szczęce. Te kły były bardzo przydatne do usuwania kory drzew, łamania gałęzi i chwytania garści trawy wodnej. W przeciwieństwie do innych gomphotherów, które miały krótkie, płaskie pnie, Amebelodon miał dłuższy, bardziej podobny do słonia tułów, który był bardziej przydatny do karmienia i picia.
†Paleotragus germaini: ta wielka przeglądarka była jedną z wielu żyrafowatych w Afryce i Eurazji. Paleotragus, wysoki na prawie 10 stóp, z długą szyją i parą wysokich osykonów; rogi pokryte skórą, wyglądał jak krótka żyrafa lub gigantyczny okapi. Prawdopodobnie wolał żyć w bardziej zalesionych obszarach, ponieważ mógł znaleźć wystarczającą ilość liści zamiast otwartych, trawiastych równin, na których pasły się wczesne bydło i konie.