В неогене появились хоботные, парно- и непарнокопытные, все группы современных хищников и китообразные. От разных групп насекомоядных независимо произошли рукокрылые, приматы, грызуны и другие отряды млекопитающих. Чрезвычайно разнообразным и многочисленным стал мир птиц и костистых рыб.
В результате похолодания теплолюбивые растения отступили к экватору, а их место заняли более холодостойкие листопадные виды. По мере того как климат становился всё более сухим, леса уступали место открытым пространствам, покрытым травянистыми растениями.
В середине неогена широко распространились общие предковые формы человекообразных обезьян и людей. В связи с процессом сокращения лесов некоторые группы древних обезьян спустились с деревьев на землю и стали завоёвывать открытые пространства. Они и были предками человека.
Появление первых организмов (гетеротрофных), увеличение размера клетки, усложнение ее структуры, появление хемосинтеза и фотосинтеза, появление многоклеточных организмов, переход жизни из моря на сушу. Расцвет морских беспозвоночных . с жёсткой (хитиново-фосфатной) раковиной. Предположительное появление первых наземных растений — риниофитов. Появление первых позвоночных - бесчелюстных. Появление современных типов сосудистых растений. Расцвет древних беспозвоночных. В конце периода появление первых четвероногих — стегоцефалов (древних земноводных (амфибий) и др.
