На протяжении третичного периода происходят мощные движения земной коры, в результате которых образуется альпийская складчатость и формируются такие горы, как Альпы, Карпаты, Кавказ и др. Это было время интенсивной вулканической деятельности и расширения бассейнов Атлантического и Индийского океанов.
Все события тех времен сильно сказались на животном мире — мезозойские представители его должны были адаптироваться к новым условиям или погибнуть. Действительно, начало третичного периода сопровождается массовым вымиранием многих отрядов и семейств животных. Из беспозвоночных в морях вымирают аммониты и белемниты, из позвоночных — большинство мезозойских групп рептилий (ихтиозавры, плезиозавры, динозавры, птерозавры) и рыб (большинство амиеобразных и панцирникообразных).
Новые условия оказались благоприятными для эволюции двустворчатых и брюхоногих моллюсков, костистых рыб, типичных птиц и млекопитающих. Следует подчеркнуть быструю эволюцию насекомых. Среди них выделялись разнообразием жалящие перепончатокрылые (муравьи, осы, пчелы) и бабочки. Их развитие проходило параллельно с развитием двудольных растений, цветки которых опыляются насекомыми. В начале палеогена наблюдался расцвет примитивных млекопитающих: хищных — креодонтов; копытных — кондилартров; насекомоядных. Постепенно к ним присоединяются более современные формы, например лошади (четырехпалые, а затем и трехпалые), свиньи, лемуры и обезьяны. В конце палеогена креодонты и кондилартры вымирают, но появляются кошачьи, собаки, белки, бобры, саблезубые тигры. Фауна Европы пополнилась тапирами и носорогами, переселившимися из Америки, примитивными жвачными и другими млекопитающими. На территории совре-менного Египта были найдены остатки живших в палеогене примитивных хоботных и узконосых обезьян. В Южной Америке в то время обитали неполнозубые и дикобразоподобные грызуны. В Северной Америке обычными были верблюды, тапиры, носороги, хищные и грызуны, а из копытных — вилорогие антилопы.
Уже ко второй половине третичного периода (в неогене) климатическая обстановка в северной половине земного шара начала меняться в сторону похолодания и уменьшения влажности. Это оказало влияние на растительность и животный мир, которые со временем постепенно также изменялись. В средней полосе России и на территории Восточной Европы палеоценовая и эоценовая растительность, состоявшая из пальм, миртов, лавров и других вечнозеленых растений с примесью южных хвойных (секвойи, кипариса) и широколиственных пород (дубов, каштанов, орехов-гикори) в позднем олигоцене сменилась широколиственными и хвойно-широколиственными лесами из ореховых и буковых с примесью ольхи и ивы. Хвойные леса были представлены сосняками. В миоцене, особенно в его второй половине, произошло повсеместное обеднение флоры. На территории Восточноевропейской равнины выделились две зоны: северная (ее южная граница проходила по линии Неман — нижнее течение Камы), покрытая широколиственно-хвойными лесами (клен, сосна, ель, пихта и кедр), и южная с лесами из бука, каштана, ореха, граба, клена, березы и ивы. К концу миоцена в южной зоне основной формацией становятся широколиственно-сосновые леса. Южнее, в нынешней степной зоне, широколиственные леса сменяются лесостепью, а затем совсем исчезают и остаются только в поймах рек. Господствующим ландшафтом становятся степи.