Το Ολιγόκαινο είναι μια εποχή της Παλαιογένειας και της Καινοζωικής εποχής, που εκτείνεται από 33.9 έως 23.0 εκατομμύρια χρόνια πριν. Το Ολιγόκαινο σηματοδότησε την έναρξη της τάσης ψύξης που θα συνεχιζόταν για τον υπόλοιπο Καινοζωικό, μέχρι σήμερα. Οι ηπειρωτικοί παγετώνες άρχισαν να σχηματίζονται αρχικά στην Ανταρκτική και τα τροπικά πλατύφυλλα δάση που είχαν εκταθεί 45 μοίρες από τους Πόλους άρχισαν να συστέλλονται πιο κοντά στον ισημερινό, ενώ τα δάση κωνοφόρων, τα οποία προηγουμένως εκτείνονταν στους Πόλους, άρχισαν επίσης να υποχωρούν. Το Ολιγόκαινο είχε προηγηθεί το Ηώκαινο και ακολούθησε το Μειόκαινο.
Η στάθμη της θάλασσας του ολιγόκαινου ήταν υψηλότερη από τη σημερινή, λόγω του λιγότερου γλυκού νερού που παγώνει στους παγετώνες, με αποτέλεσμα μεγάλο μέρος της κεντρικής Ευρασίας, των νοτιοανατολικών Ηνωμένων Πολιτειών και της νοτιοανατολικής Ασίας να πλημμυρίσουν. Η Βόρεια και η Νότια Αμερική χωρίζονταν από τα στενά του Παναμά. Αν και η υψηλότερη στάθμη της θάλασσας υποδηλώνει ότι η Βόρεια Αμερική και η Ευρασία θα είχαν διαχωριστεί, πρέπει να υπήρχε μια χερσαία γέφυρα μεταξύ τους κατά τη διάρκεια της περιόδου, καθώς οι πανίδες αυτών των δύο ηπείρων ήταν τόσο παρόμοιες.
Τα χόρτα, που ξεκίνησαν τη σταδιοδρομία τους στα τέλη του Κρητιδικού (~ 85 μ.μ.) ως φυτά που αναπτύσσονταν στα υδάτινα όρια, άρχισαν τελικά να κυριαρχούν στα προηγουμένως δάση σε ολόκληρο τον πλανήτη, αναπτύσσοντας σε ανοιχτές περιοχές και προκαλώντας τα ζώα να εξελιχθούν από δενδρώδη σε λιβάδι προσαρμογές. Μεταξύ των πιο σημαντικών από αυτές ήταν η εξέλιξη του στομάχου με τέσσερις θαλάμους και η πρακτική του μηρυκασμού (μάσημα κουκούλας), η οποία ουσιαστικά μεταμόρφωσε το στομάχι σε κάδο ζύμωσης για την εξαγωγή θρεπτικών συστατικών από σκληρό γρασίδι.
Πολλές από τις «κανονικής εμφάνισης» πανίδα θηλαστικών με τις οποίες είμαστε τόσο εξοικειωμένοι σήμερα άρχισαν να εξελίσσονται κατά το Ολιγόκαινο. Τα ελάφια εξελίχθηκαν για πρώτη φορά στο πρώιμο ολιγόκαινο. Τα σαρκοφάγα ζώα κατά τη διάρκεια της περιόδου ήταν κυρίως κυνοειδείς – αρκούδες και σκύλοι – καθώς τα αιλουροειδή εξελίχθηκαν μόλις μετά το τέλος του Ολιγόκαινου, περίπου 20 εκατομμύρια χρόνια πριν. Τα πρώτα πλήρως αναγνωρίσιμα κητώδη (φάλαινες, δελφίνια κ.λπ.) εξελίχθηκαν μερικά εκατομμύρια χρόνια πριν από την έναρξη του Ολιγόκαινου και αυξάνονταν προοδευτικά σε μέγεθος.
«Ασυνήθιστα» ζώα, συμπεριλαμβανομένων των αρπακτικών, εξακολουθούσαν να υπάρχουν στο Ολιγόκαινο, αλλά πολλά από αυτά άρχισαν να εξαφανίζονται σταδιακά. Αυτά περιλαμβάνουν τα μεσονύχιδα, μεγάλα οπλοφόρα αρπακτικά με υπερμεγέθη κρανία που κυβέρνησαν τις ασιατικές στέπες και τις πεδιάδες της Βόρειας Αμερικής, αλλά ήταν σε παρακμή κατά το Ολιγόκαινο και εξαφανίστηκαν νωρίς στην περίοδο. Τα φωροσρακίδια — «πτηνά του τρόμου» — ήταν τα κυρίαρχα αρπακτικά στη Νότια Αμερική, τα οποία ήταν από νωρίς στον Καινοζωικό και συνέχισαν να είναι μέχρι η Νότια Αμερική να συνδεθεί με τη Βόρεια Αμερική και τα ανταγωνιστικά θηλαστικά θηλαστικά άρχισαν να καταλαμβάνουν το χώρο τους. Τα πρωτεύοντα κατά το Ολιγόκαινο ήταν ως επί το πλείστον πρωτόγονα, παρόμοια με τους σύγχρονους πιθήκους, αλλά οι πίθηκοι εξελίχθηκαν στην Αφρική στο τέλος της περιόδου.