В неогеновый период (23,03 млн лет назад — 2,58 млн лет назад) происходил новый всплеск развития млекопитающих. 5 Некоторые процессы эволюции:

• Обновление наземной фауны. 1 На смену вымершим сумчатым, древним хищным млекопитающим — креодонтам, а также многим примитивным копытным пришли представители новых семейств, большинство из которых существуют и поныне. 1
• Появление новых видов. 1 Появились мыши, крысы, морские свинки и дикобразы. 1 Грызуны, обитавшие в ту эпоху, отличались от своих современных сородичей, например, бобры были примерно в два раза меньше современных. 1
• Эволюция хищников. 1 Примитивные креодонты уступали место более подвижным и сложным по организации хищникам, которые могли адаптироваться к разнообразным условиям жизни. 1 В Евразии уже бегали настоящие гиены и первые медведи. 1
• Появление морских млекопитающих. 2 Новая циркуляция в океанах способствовала распространению новых морских млекопитающих, таких как морские коровы, тюлени, усатые киты, морские львы и моржи. 2
• Дифференциация фауны разных частей света. 3 Самая богатая фауна известна из Евразии. 3 В Северной Америке, Южной Америке, Австралии развитие шло своими путями, хотя периодически происходил некоторый обмен группами млекопитающих между Евразией и Северной Америкой, Северной и Южной Америкой благодаря появлению кратковременных мостов, соединявших эти материки. 3
• Появление крупных млекопитающих. 4 В неогене существовали индрикотерии — самые крупные наземные млекопитающие в истории планеты, их высота достигала 4,5–4,8 метра. 4 Также были огромные слоны — динотерии, их высота достигала 3 метров, а вес — 14 тонн. 4

В конце неогена пришло похолодание, на смену саваннам пришли тундра и лесотундра. 4 Крупные млекопитающие проиграли эволюционную борьбу более мелким, смелым и приспособленным видам. 4