Этот период характеризовался дальнейшей и быстрой эволюцией плацентарных млекопитающих, появлением более прогрессивных видов зверей.
Хотя ранние плацентарные млекопитающие произошли от плотоядных предшественников, очень скоро появились травоядные ветви и, вслед за ними, всеядные семейства. Основной пищей быстро размножавшихся млекопитающих были цветковые растения, поскольку современная наземная флора, включая большинство сегодняшних трав, кустарников и деревьев, появилась в более древние периоды.
35.000.000 лет тому назад началась эпоха мирового господства плацентарных млекопитающих. Широкий южный мост суши вновь соединил имевший тогда исполинские размеры антарктический континент с Южной Америкой, южной Африкой и Австралией. Несмотря на преимущественное сосредоточение суши в высоких широтах, мировой климат оставался относительно мягким вследствие колоссального увеличения акватории тропических морей. Кроме того, поднятие земли было недостаточным для образования ледников. Обширные лавовые потоки наблюдались в Гренландии и Исландии, и между этими пластами отложилось некоторое количество угля.
В планетарной фауне происходили глубокие перемены. Разительно изменялась морская жизнь; появилось большинство современных типов морских существ, и важную роль продолжали играть фораминиферы. Мир насекомых оставался во многом таким же, как и в предшествующую эру. Флоресские ископаемые пласты в Колорадо относятся к концу этой далекой эпохи. Большинство сохранившихся семейств насекомых восходит к этому периоду, однако многие существовавшие тогда виды вымерли, хотя их ископаемые остатки сохранились.
На суше эта эпоха в первую очередь стала временем обновления и распространения млекопитающих. Свыше ста видов ранних и более примитивных млекопитающих вымерли до конца этого периода. Вскоре исчезли и крупные млекопитающие, обладавшие маленьким мозгом. С продолжением естественного отбора мозг и проворство пришли на смену панцирю и размеру. В условиях упадка динозавров, млекопитающие постепенно заняли господствующее положение на земле, быстро и полностью уничтожив остатки своих пресмыкающихся предков.
Параллельно с исчезновением динозавров в семействе ящеров произошли и другие кардинальные изменения. Уцелевшими представителями древних рептилий являются черепахи, змеи и крокодилы, а также почтенная лягушка—единственная сохранившаяся группа, представляющая древних предков человека.
Различные группы млекопитающих произошли от уникального и ныне вымершего животного. Это плотоядное создание представляло собой нечто среднее между кошкой и тюленем; высокоразумное и чрезвычайно активное, оно могло существовать как на суше, так и в воде. В Европе появились предки семейства псовых, которые вскоре положили начало многим видам небольших собак. Примерно в это же время появились грызуны, включая бобров, белок, сусликов, мышей и кроликов, которые вскоре стали значительной формой жизни, мало изменившейся со времени своего появления. Поздние отложения этой эпохи содержат ископаемые остатки древних видов собак, кошек, енотов и куньих.
30.000.000 лет тому назад стали появляться современные млекопитающие. До этого преобладали типы горных зверей, обитавшие в основном на возвышенностях; внезапно началась эволюция равнинного, или копытного, типа—пастбищных видов, в отличие от когтистых плотоядных. Эти пастбищные животные произошли от общего предка, имевшего пять пальцев и сорок четыре зуба, который вымер еще до конца этой эпохи. В течение этого периода развитие пальцев дошло только до трехпалой стадии.
Лошадь—выдающийся пример эволюции—обитала в эту эпоху как в Северной Америке, так и в Европе, несмотря на то что ее развитие полностью завершилось только в поздний ледниковый период. Носорог, появившийся под конец этой эпохи, свое наибольшее распространение получил позднее. Появилось также небольшое свинообразное создание, ставшее предшественником многих видов свиней, пекари и бегемотов. Верблюды и ламы появились в Северной Америке примерно к середине этого периода и распространились на западные равнины. Позднее ламы мигрировали в Южную Америку, а верблюды—в Европу, и вскоре и те, и другие в Северной Америке вымерли, хотя некоторое количество верблюдов сохранялось там вплоть до ледникового периода.
Примерно в это время в западной части Северной Америки произошло важное событие: появились первые предшественники древних лемуров. Хотя этих животных нельзя считать собственно лемурами, их появление означало образование эволюционного ряда, в котором впоследствии появились истинные лемуры.
Как и перешедшие в море наземные змеи предшествующей эпохи, целое племя плацентарных животных оставило сушу и обосновалось в океане. С тех пор они остаются в морях; от них произошли современные киты, дельфины, морские свиньи, тюлени и морские львы.
Продолжало развиваться птичье царство планеты, где, однако, произошли некоторые важные эволюционные изменения. В то время существовало большинство современных птиц, включая чаек, цапель, фламинго, канюков, соколов, орлов, сов, перепелов и страусов.
К концу олигоцена, охватывающего десять миллионов лет, растительная жизнь, а также морская и наземная животная жизнь в значительной мере завершили свое развитие и существовали на земле практически в своем современном виде. В последующие времена произошла значительная специализация, но уже в ту эпоху появились древние формы большинства современных живых существ.