Miocenska epoha proteže se od prije otprilike 23.03 do 5.33 milijuna godina. To je prva i najduža epoha neogenskog razdoblja. Budući da je relativno novije vrijeme u geološkoj povijesti, veći dio miocenske flore i faune bio je sličan današnjem, osim što je bio nešto primitivniji blizu početka i raznolikiji u cijelom, budući da su ljudska bića brzo ubila mnoge jedinstvene životinje koje su evoluirale u zadnjih 20 milijuna godina.
Od prije 49 milijuna godina, Zemlja se znatno hladila, ali se ovaj fenomen ubrzao tijekom miocena. Na početku razdoblja, Južna Amerika se odvojila od Antarktika, dopuštajući hladnoj antarktičkoj struji – Antarktičkoj cirkumpolarnoj struji – da beskrajno kruži oko Antarktika, bez ikakve kopnene barijere. To je spriječilo toplinsko miješanje oceana, uzrokujući ekstremno hlađenje na Antarktiku i uzrokujući da tamošnja glacijacija postane cijeli kontinent. Bijeli led odbijao je toplinsku energiju natrag u svemir, dodatno snižavajući temperaturu.
Zbog relativno niske temperature tijekom cijelog miocena, kao i danas, dominirale su trave. Stoga su primarni biljojedi bili oni koji su se prilagodili životu u stepama, uključujući pretke konja, nosoroga i vrlo uspješne preživače, koji su već premašili svoje konkurente. Mnoge moderne životinje postojale su već na početku tog razdoblja, uključujući rakune, vukove, deve, jelene i kitove. Morski sisavci su bili nešto manje brojni nego danas, a kitovi su bili manji. Dupini su evoluirali blizu početka razdoblja, zajedno s tehnikom eholokacije, dok su pliskavice evoluirale u njegovoj sredini.
Tijekom miocena, Južna Amerika i Australija bile su izolirane od svih drugih kontinenata, razvijajući svoju jedinstvenu i široko divergentnu faunu. Južna Amerika je razvila čitavu jedinstvenu klasu kopitara koja je evoluirala kako bi popunila niše koje su zauzimali kopitari na drugim kontinentima, uključujući one koje odgovaraju zečevima, nilskim konjima i chalicotheres (neobične velike životinje koje su hodale na zglobovima). Mnoge od ovih životinja su danas izumrle, nadmašene kada se Sjeverna Amerika spojila s Južnom Amerikom prije tri milijuna godina i uvela potonju u faunu sisavaca ostatka svijeta.