Senozoiğin en uzun bölümü olan Miyosende (25-5 milyon yıl öncesi), dünya artık modern biçimini almaya başlar. Orta ve Güney Amerika arasında, Panama köprüsü dönemin sonuna doğru kurulur. Hindistan ile Afrika-Arap plakası Avrasya ile birleşir. Afrika’nın Avrasya ile birleşmesiyle Tetis iyice küçülür, Doğu Afrika yükselir. Dönem boyunca kıtalar üzerinde dağlar yükselir: Asya’da Himalayalar, Güney Amerika’da Andlar, Kuzey Amerika’da da Rocky dağları.
Miyosende memeli çeşitliliği zirveye ulaşır. Pek çok ilkel memeli soyu tükenirken; yaşamayı başaranlar neredeyse modern görünüşlüdür. Geyikler, rakunlar, gelincikler, zürafalar, sırtlanlar ilk kez ortaya çıkar. Yavaş ve hantal etçiller olan Creodontların yerini hızlı ve zeki kedi ve köpekler alır. Miyosenin baskın yırtıcısı kılıç dişli kaplanlardı. Kıtalar arasındaki su bariyerlerinin kalkmasıyla, Avrupa-Asya, Asya-Afrika ve Asya-Kuzey Amerika arasında hayvan göçleri yaşanır. Denizlerde balinalar ve deniz inekleri yaygınlaşır. Hem tek toynaklılar hem de çift toynaklılar Miyosende hızlı bir evrimleşme temposu içine girer. Atlar daha da evrimleşerek midilli boyutlarına ulaşır, develer, üç parmaklı atlar, koyun benzeri oreodontlar, çeşitli tipte gergedanlar, dört dişli Mastodonlar (Trilophodon) ve insansı maymunlar yaygındı.
Bu devir, Türkiye’nin yeryüzü şekillerinin oluşumu bakımından çok önemlidir. Çünkü Alp orojenezi bu dönemde oluşmuştur. Üçüncü jeolojik zamanda, Tethys Denizi’nde biriken tortullar kıvrılarak Anadolu’nun büyük bir kısmının kara haline geçmesine neden olmuştur. Alp orojenik hareketleri en şiddetli safhasına ulaşmış, Toros ve Kuzey Anadolu dağları oluşmuş, iç kısımlar ise göllerle kaplanmıştır.
Aynı dönemde Anadolu’da hüküm süren nemli ve sıcak iklim şartları altında tropikal ormanları andıran gür bir bitki örtüsü yetişmiştir. Buralardan gelen organik maddeler zamanla göl ortamında birikerek günümüzdeki linyit yataklarının oluşumunu sağlamıştır, iç Anadolu ve Doğu Anadolu’daki tuz yatakları ile Güneydoğu Anadolu’daki petrol yatakları da bu zamanda meydana gelmiştir. Ayrıca ülkemizdeki bor yatakları da bu dönemde oluşmuştur.
Birinci ve ikinci jeolojik zamanlarda sular altında olan Anadolu, üçüncü zaman dilimi olan Senozoik’le karasallaşma sürecine girmiştir. Dinozorların tükenmesinden sonra yoğun bir türleşme ve coğrafik yayılım gösteren memeliler için, aynı dönemde karasallaşan Anadolu Yarımadası, köprü niteliğinde olması nedeniyle hem coğrafik dağılıma, hem de Avrupa, Asya ve Afrika arasında faunal etkileşime yol açmıştır. Anadolu, birbirleriyle doğrudan ya da dolaylı biçimde ilişkili olan türleşme ve yayılım mekanizmalarında etkili olduğu gibi jeolojik geçmişiyle o dönem canlılarının fosilleşip korunmasında da etkili olmuştur.
Anadolu, barındırdığı omurgalı ve memeli fosil yataklarıyla bugün dünya doğa tarihi araştırmalarının kilit noktası konumundadır. Ülkemizde, özellikle memeli çeşitlenmesinin en yoğun olduğu Neojen (Miyosen-Pliyosen 25-2.5 milyon yıl arası)) döneme ait fosiller, korunma durumlarının oldukça iyi olması ile de dikkat çekmektedir.
