Miocenska doba sega od približno 23.03 do 5.33 milijona let nazaj. To je prva in najdaljša epoha neogena. Ker je bil v geološki zgodovini razmeroma nov, je bil velik del miocenske flore in favne podoben današnjemu, le da je bil na začetku nekoliko bolj primitiven in vseskozi bolj raznolik, saj so ljudje hitro ubili številne edinstvene živali, ki so se razvile v zadnjih 20 milijonov let.
Od pred 49 milijoni let se je Zemlja močno ohladila, vendar se je ta pojav pospešil v miocenu. Na začetku obdobja se je Južna Amerika ločila od Antarktike, kar je omogočilo hladnemu antarktičnemu toku – Antarktičnemu cirkumpolarnemu toku -, da neskončno kroži okoli Antarktike, brez kakršne koli kopenske ovire. To je preprečilo toplotno mešanje oceanov, kar je povzročilo ekstremno hlajenje na Antarktiki in povzročilo, da je tam poledenitev postala celotna celina. Beli led je odbijal toplotno energijo nazaj v vesolje in še dodatno znižal temperaturo.
Zaradi razmeroma nizke temperature v celotnem miocenskem obdobju so v njem, tako kot danes, prevladovale trave. Zato so bili primarni rastlinojedi tisti, ki so se prilagodili življenju v stepah, vključno s predniki konj, nosorogi in zelo uspešnimi prežvekovalci, ki so že prekašali svoje tekmece. Številne sodobne živali so obstajale že na začetku tega obdobja, vključno z rakuni, volkovi, kamele, jeleni in kiti. Morski sesalci so bili nekoliko manj številčni kot danes, kiti pa manjši. Delfini so se razvili blizu začetka obdobja, skupaj s tehniko eholokacije, medtem ko so se pliskavke razvile na njegovi sredini.
V miocenu sta bili Južna Amerika in Avstralija izolirani od vseh drugih celin in razvili svojo edinstveno in zelo različno favno. Južna Amerika je razvila celoten edinstven razred kopitarjev, ki so se razvili, da bi zapolnili niše, ki jih zasedajo kopitarji na drugih celinah, vključno s tistimi, ki ustrezajo zajcem, povodnim konjom in kalikoterjem (nenavadne velike živali, ki so hodile po členkih). Številne od teh živali so zdaj izumrle, premagane, ko se je Severna Amerika pred tremi milijoni let združila z Južno Ameriko in slednjo uvedla v favno sesalcev preostalega sveta.