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  根據不同的動物上新世又可分為兩個期:

  上新世時氣候開始變冷變幹,四季比此前的中新世分明,有點像今天的氣候。上新世開始前後南極洲開始被冰雪覆蓋,中緯度的冰川在上新世末期前也已發展,北冰洋的冰層形成。上新世末南極洲已經終年被冰雪覆蓋。

  上新世時大陸板塊繼續向它們今天的位置移動,上新世初它們離今天的位置約為250千米,上新世它們離今天的位置約70千米。南美洲與北美洲通過巴拿馬地峽連線到一起,導致南美洲的有袋類動物幾乎滅絕。巴拿馬地峽的形成對地球的氣候有很大影響,原來沿赤道的大洋暖流被切斷,大西洋開始變冷,大西洋和北冰洋的水溫降低。  非洲板塊與歐洲板塊的碰撞使地中海開始形成。古地中海消失。  海面的降低使亞洲和阿拉斯加之間形成了一條地峽。  在地中海、印度和中國有上新世的海底岩石暴露,其它地方上新世的海底岩石一般在海岸附近可以找到。

  上新世氣候的變化對植物帶來的變化很大,全世界熱帶種類減少,落葉森林擴充套件,北方被松柏林和凍土地帶覆蓋,除南極洲外在所有的大陸上草原擴張。只有在赤道地區還有熱帶森林,在亞洲和非洲疏林草原和沙漠出現。

  不論是海生動物還是陸地動物,上新世的動物已經相當現代化了,陸地動物還有些原始。最早的人屬在上新世末出現。  非洲與歐亞大陸的碰撞,南北美洲之間的地峽的形成和亞洲和北美洲之間的地峽的形成導致過去分散存在的種類混合、遷徙和互相接觸。  草食動物和一些肉食動物變大。

  在北美洲,齧齒目動物、乳齒象和鏟齒象類,負鼠依然昌盛,而有蹄動物則變少,駱駝、鹿和馬的數量降低。犀牛、貘和爪獸滅絕。食肉動物中鼬鼠家族種類增多,犬科和熊科也很成功。樹懶、雕齒獸和<unk>狳等沿巴拿馬地峽從南美洲進入北美洲。  在歐亞大陸上齧齒動物繁榮,而靈長目的分佈範圍減小了。象、鬣齒獸和劍齒象在亞洲繁盛。蹄兔從非洲進入亞洲,馬的分佈減少了,而爪獸類和犀牛相當成功。牛和羚羊也很繁盛,一些駱駝從北美洲進入亞洲。鬣狗和早期的劍齒虎出現。  在非洲有蹄類動物最多,靈長目動物繼續它們的進化,上新世末期南方古猿出現。齧齒動物和象的數量增加,牛和羚羊不斷有新的種類出現,後來它們的種類和數量多於豬的種類和數量。早期的長頸鹿出現了,駱駝從北美洲經過亞洲進入非洲。馬和現代的犀牛出現。食肉動物有熊、犬科動物、鼬鼠、貓科動物、鬣狗和麝貓。在這麼多競爭者的壓力下鬣狗開始成為腐食動物。  白堊紀後北美洲的動物首次重新進入南美洲,北美洲的齧齒動物和靈長目動物與南美洲的類似動物混合。南美洲的滑距獸、雕齒獸、樹懶和小的<unk>狳比較成功。  在澳大利亞最主要的哺乳動物依然是有袋目動物,其中包括食草的袋熊、袋鼠和雙門齒目動物。肉食的有袋動物有袋狼和袋獅,齧齒動物進入澳洲,蝙蝠也很繁榮。單孔目的今天的鴨嘴獸出現了。在海洋中鯨是最大的哺乳動物。

  上新世的海洋依然相當溫暖,但其水溫在不斷下降。北冰洋的冰蓋形成後使得氣候變得乾燥,北大西洋上的淺寒流加劇。  除鯨外海洋中的哺乳動物還有海牛、海豹和海獅。

  在2002年,Narciso Benítez等人計算出大約在200萬年前,也就是上新世要結束的時候,一群距離地球約130光年,屬於天蠍-半人馬OB星協的明亮的O和B恆星中的一顆或多顆的超新星爆炸產生了被稱為本地泡的特徵。如此近距離的爆炸可能破壞了地球大氣層中的臭氧層,並造成一些海洋生物滅絕(在峰值時,一顆超新星的亮度相當於整個星系中2,000億顆恆星的總光度)。
上新世(英語:Pliocene)是地質時代中新近紀的最新的一個世,它從距今530萬年開始,距今260萬年結束。上新世前是中新世,其後是更新世。