Cette période fut caractérisée par une nouvelle et rapide évolution des mammifères placentaires, les formes les plus avancées de mammifères qui se développèrent au cours de ces temps.
Bien que les mammifères placentaires primitifs fussent issus d’ancêtres carnivores, des espèces herbivores apparurent très vite, et bientôt des familles de mammifères omnivores surgirent également. Les angiospermes constituaient la nourriture principale de ces mammifères, qui se multipliaient rapidement, car la flore terrestre moderne, y compris la majorité des plantes et des arbres actuels, était apparue au cours des périodes antérieures.
Il y a 35 millions d’années commença l’âge de la domination mondiale des mammifères placentaires. Le pont terrestre du sud était très large et reliait de nouveau l’immense continent Antarctique à l’Amérique du Sud, à l’Afrique du Sud et à l’Australie. Malgré l’amoncellement des terres aux hautes latitudes, le climat du monde restait relativement doux parce que la surface des mers tropicales s’était énormément accrue et que les terres n’étaient pas encore assez élevées pour produire des glaciers. De vastes coulées de lave eurent lieu au Groenland et en Islande, et une certaine quantité de charbon fut déposée entre ces couches.
Des changements prononcés se dessinaient dans la faune de la planète. La vie marine était en train de subir de profondes modifications ; la majeure partie des espèces actuelles d’animaux marins existait déjà, et les foraminifères continuaient à jouer un rôle important. Les insectes ressemblaient beaucoup à ceux de la période précédente. Les dépôts fossiles de Florissant, au Colorado, datent des dernières années de ces temps lointains. La majorité des familles d’insectes actuellement vivants remontent à cette période, mais beaucoup de celles qui existaient alors sont maintenant éteintes, bien que leurs fossiles subsistent.
Sur les continents, cet âge fut, par excellence, celui de la rénovation et de l’expansion des mammifères. Plus de cent espèces de mammifères antérieurs et plus primitifs s’étaient éteintes avant la fin de cette période. Même les mammifères de grande taille pourvus d’un petit cerveau périrent rapidement. Le cerveau et l’agilité avaient remplacé l’armure et la taille dans le progrès de la survivance des animaux. Comme la famille des dinosaures était sur son déclin, les mammifères assumèrent peu à peu la domination de la terre en détruisant rapidement et complètement le reste de leurs ancêtres reptiles.
Parallèlement à la disparition des dinosaures, d’autres changements importants se produisirent dans les diverses branches de la famille des sauriens. Les membres survivants des familles primitives de reptiles sont les tortues, les serpents et les crocodiles, ainsi que les vénérables grenouilles, seul groupe subsistant pour représenter les plus lointains ancêtres de l’homme.
Divers groupes de mammifères tirèrent leur origine d’un animal unique maintenant éteint. Cette créature carnivore était quelque chose comme le croisement d’un chat et d’un phoque ; elle pouvait vivre sur terre ou dans l’eau, possédait une intelligence supérieure et était très active. En Europe, l’ancêtre de la famille canine apparut par évolution et donna bientôt naissance à de nombreuses espèces de petits chiens. Vers la même époque apparurent les rongeurs, y compris les castors, écureuils, spermophiles, souris et lapins, qui représentèrent bientôt une forme de vie importante ; très peu de modifications se sont produites depuis lors dans cette famille. Les derniers dépôts de cette période contiennent des restes fossiles de chiens, de chats, de ratons laveurs et de belettes de forme ancestrale.
Il y a 30 millions d’années, les types modernes de mammifères commencèrent à faire leur apparition. Jusque-là, les mammifères avaient vécu en majorité dans les montagnes car ils appartenaient à des types montagnards. Soudain, commença l’évolution du type ongulé des plaines, l’espèce herbivore différenciée des carnivores à griffes. Ces animaux broutants descendaient d’un ancêtre non différencié qui avait cinq orteils et quarante-quatre dents, et qui disparut avant la fin de cet âge. L’évolution des ongulés ne progressa pas au-delà du stade à trois orteils pendant cette période.
Le cheval, remarquable exemple d’évolution, vécut à cette époque en Amérique du Nord et en Europe, mais il n’acheva pas totalement son développement avant l’ère glaciaire ultérieure. Alors que la famille des rhinocéros apparut à la fin de cette période, elle ne connut sa plus grande expansion que plus tard. Une petite créature porcine se développa également et devint l’ancêtre des nombreuses espèces de suidés, de pécaris et d’hippopotames. Chameaux et lamas eurent leur origine en Amérique du Nord vers le milieu de cette période et envahirent les plaines de l’ouest. Plus tard, les lamas émigrèrent en Amérique du Sud, les chameaux en Europe, et les deux espèces s’éteignirent bientôt en Amérique du Nord. Quelques chameaux survécurent toutefois jusqu’à l’âge glaciaire.
Un fait important se produisit vers cette époque dans l’Ouest de l’Amérique du Nord ; les ancêtres primitifs des anciens lémurs apparurent pour la première fois. Bien que cette famille ne puisse pas être considérée comme de vrais lémurs, son apparition marqua l’établissement de la lignée d’où les vrais lémurs sortirent ultérieurement.
À l’instar des serpents terrestres d’un âge antérieur qui s’étaient voués à la vie marine, une tribu entière de mammifères placentaires déserta alors la terre pour établir sa résidence dans les océans. Ils sont, depuis lors, restés dans la mer où ils ont donné naissance aux baleines, dauphins, marsouins, phoques et otaries modernes.
Les oiseaux continuèrent à se développer sur la planète, mais avec peu de changements évolutionnaires importants. La majorité des oiseaux des temps modernes existait déjà, y compris les mouettes, hérons, flamants, buses, faucons, aigles, hiboux, cailles et autruches.
Vers la fin de cette période dite oligocène, qui couvrit dix-millions d’années, la vie végétale, de même que la vie marine et les animaux terrestres, avait très largement évolué et se trouvait présente sur la planète à peu près comme aujourd’hui. Des spécialisations très poussées apparurent par la suite, mais les formes ancestrales de la majorité des êtres vivants existaient alors.