В плиоцене похолодание и усиление континентальности климата продолжалось еще более энергично. В результате в европейской части таежной зоны образовалась формация темно-хвойной тайги (с преобладанием ели и пихты), а в Восточной Сибири—светлохвойной (лиственничной). В лесах Восточноевропейской равнины наряду с сосной, елью, березой и дубом произрастали бук, орех, граб, каштан и даже ликвидамбар. Но уже к концу этой эпохи выпали все формы, требовательные к равномерному распределению тепла и влаги по сезонам (ликвидамбар, секвойя, каштан, орех, граб). Саванностепи Поволжья и Казахстана сменились настоящими сухими степями — злаковыми и полынными. В Средней Азии в это время климат был субтропическим, с жарким летом и безморозной зимой.
Фаунистические перемены в неогене также были значительными. В миоцене в Европе появились мастодонты, выходцы из Африки или из Азии, хоботные — динотерии, дикобразы, болотные носороги, настоящие антилопы и трехпалая лошадь — анхитериум, многочисленные мелкие грызуны, насекомоядные, рукокрылые. В плиоцене в связи с широким развитием саванн и степей на открытых пространствах господствовала фауна гиппариона, получившая название по имени трехпалой лошади — гиппариона, отличавшейся усовершенствованными зубами, приспособленными для перетирания жестких трав. В эту фауну входили жирафы, антилопы, двурогие носороги, верблюды, кабаны, саблезубые тигры, гиены, зайцы, страусы, дрофы и т. д. В самом конце плиоцена большинство теплолюбивых форм в Европе и Северной Азии вымерло и на смену им появились новые. К началу четвертичного периода неогеновая биота претерпела сильные изменения и была достаточно четко распределена по зональному принципу.
Четвертичный период, или квартер, длился сравнительно короткое время — 2,5—1,5 млн. лет. Тем не менее, его влияние на фауногенез, по меньшей мере в северном полушарии, было огромным. С этим периодом, точнее с его частью — плейстоценом, совпадает покровное оледенение северной Европы и колебания климата в тропических частях полушария. По мнению же некоторых специалистов, в южном полушарии также происходили изменения климата и перестройки ландшафтов. Поэтому можно полагать, что важнейшие изменения природы в четвертичном периоде носили повсеместный характер, отличались направленностью и ритмичностью. Продолжалось общее поднятие суши, увеличивались высоты Средней и Центральной Азии, включая Памир и Тянь-Шань, море покрывало большие шельфовые пространства Северной Европы и Сибири, что привело к отделению Великобритании от материка и образованию Балтийского моря, Черноморский бассейн соединился со Средиземноморским. Эти изменения в свою очередь оказали влияние на климат, растительный и животный мир планеты. Повсеместное похолодание климата привело, в конце концов, к образованию покровного оледенения.