Miocēna laikmets ilgst no aptuveni 23.03 līdz 5.33 miljoniem gadu. Tas ir pirmais un garākais neogēna perioda laikmets. Tā kā ģeoloģiskā vēsture ir salīdzinoši nesena, liela daļa miocēna floras un faunas bija līdzīga mūsdienu, izņemot to, ka sākumā tā bija nedaudz primitīvāka un daudzveidīgāka, jo cilvēki ir ātri nogalinājuši daudzus unikālos dzīvniekus, kas attīstījušies pēdējo 20 miljonu gadu laikā.
Kopš pirms 49 miljoniem gadu Zeme bija ievērojami atdzisusi, taču šī parādība paātrinājās miocēna laikā. Perioda sākumā Dienvidamerika atdalījās no Antarktīdas, ļaujot aukstai Antarktikas straumei — Antarktikas cirkumpolārajai straumei — bezgalīgi cirkulēt ap Antarktīdu bez jebkādas sauszemes barjeras. Tas novērsa okeāna termisko sajaukšanos, izraisot ārkārtēju atdzišanu Antarktīdā un izraisot apledojuma veidošanos visā kontinentā. Baltais ledus atstaroja atpakaļ siltumenerģiju kosmosā, vēl vairāk pazeminot temperatūru.
Tā kā visā miocēna periodā bija salīdzinoši zema temperatūra, tajā tāpat kā mūsdienās dominēja stiebrzāles. Tāpēc primārie zālēdāji bija tie, kas pielāgojās dzīvei stepēs, tostarp zirgu priekšteči, degunradži un ļoti veiksmīgie atgremotāji, kas jau pārspēja savus konkurentus. Daudzi mūsdienu dzīvnieki pastāvēja jau šī perioda sākumā, tostarp jenoti, vilki, kamieļi, brieži un vaļi. Jūras zīdītāju bija nedaudz mazāk nekā mūsdienās, un vaļi bija mazāki. Delfīni attīstījās tuvu perioda sākumam kopā ar eholokācijas tehniku, savukārt cūkdelfīni attīstījās tā vidū.
Miocēna laikā Dienvidamerika un Austrālija tika izolētas no visiem pārējiem kontinentiem, veidojot savu unikālo un plaši atšķirīgo faunu. Dienvidamerika attīstīja veselu unikālu nagaiņu šķiru, kas attīstījās, lai aizpildītu nišas, ko aizņem nagaiņi citos kontinentos, tostarp tās, kas atbilst trušiem, nīlzirgiem un kalikoteriem (neparasti lieli dzīvnieki, kas staigāja uz pirkstu locītavām). Daudzi no šiem dzīvniekiem tagad ir izmiruši, izkonkurēti, kad Ziemeļamerika pirms trīs miljoniem gadu apvienojās ar Dienvidameriku un iepazīstināja pēdējo ar pārējās pasaules zīdītāju faunu.