Epoca Miocenă se întinde de la aproximativ 23.03 până la 5.33 milioane de ani în urmă. Este prima și cea mai lungă epocă a perioadei neogene. Fiind relativ recentă în istoria geologică, o mare parte din flora și fauna miocenului a fost similară cu cea de astăzi, cu excepția faptului că era ceva mai primitivă aproape de început și mai diversă de-a lungul întregii, fiindcă ființele umane au ucis rapid multe dintre animalele unice care au evoluat în ultimii 20 de milioane de ani.
De acum 49 de milioane de ani, Pământul se răcea substanțial, dar acest fenomen s-a accelerat în timpul Miocenului. La începutul perioadei, America de Sud s-a separat de Antarctica, permițând unui curent rece antarctic – Curentul Circumpolar Antarctic – să circule în jurul Antarcticii la nesfârșit, fără nicio barieră terestră. Acest lucru a împiedicat amestecarea termică a oceanelor, provocând răcirea extremă în Antarctica și determinând glaciația de acolo să devină la nivelul întregului continent. Gheața albă a reflectat înapoi energia termică în spațiu, scăzând și mai mult temperatura.
Din cauza temperaturii relativ scăzute de-a lungul perioadei miocene, a fost dominată de ierburi, la fel ca și astăzi. Prin urmare, erbivorele primare au fost cele care s-au adaptat la viața din stepă, inclusiv strămoșii cailor, rinocerilor și rumegătoarelor de mare succes, care deja depășeau concurenții lor numeric. Multe animale moderne au existat încă de la începutul perioadei, inclusiv ratoni, lupi, cămile, căprioare și balene. Mamiferele marine erau ceva mai puțin numeroase decât în prezent, iar balenele erau mai mici. Delfinii au evoluat aproape de începutul perioadei, împreună cu tehnica ecolocației, în timp ce marsuinii au evoluat la mijlocul acesteia.
În timpul Miocenului, America de Sud și Australia au fost izolate de orice alt continent, dezvoltându-și propria faună unică și larg divergentă. America de Sud a dezvoltat o întreagă clasă unică de ungulate care au evoluat pentru a umple nișele ocupate de ungulate pe alte continente, inclusiv cele corespunzătoare iepurilor, hipopotamilor și chalicotheres (animale mari ciudate care mergeau pe degetele lor). Multe dintre aceste animale sunt acum dispărute, depășite când America de Nord a fuzionat cu America de Sud în urmă cu trei milioane de ani și a introdus-o pe aceasta din urmă în fauna de mamifere din restul lumii.