O período Neóxeno abarca un período temporal de 20,44 Ma, nos que se identifican dúas épocas: Mioceno (23,03-5,33 Ma) e Plioceno (5,33 – 2,588 Ma). A comenzos do Mioceno, a temperatura global do planeta aumento, alcanzando o seu máximo no denominado Óptimo Climático do Mioceno, pero sen chegar a alcanzar os valores rexistrados no Eoceno. Tras o óptimo, a temperatura global diminúe de novo, alcanzando valores moi inferiores aos rexistrados nos períodos precedentes, pero manténdose a temperatura global dentro do rango dos climas tropicais – subtropicais, por encima da rexistrada actualmente. No Plioceno a temperatura global do planeta continúa descendendo, manténdose ou mesmo incrementándose a aridez nas áreas de maior continentalidade. En latitudes superiores á zona intertropical, os climas subtropicais e tépedos seguen sendo predominantes, aínda que tamén se atopan territorios caracterizados por climas máis fríos. Así na Antártida os xeos esténdense pola superficie continental cubríndoa totalmente. No Ártico e Grenlandia o desenvolvemento dos xeos iníciase máis tarde, fai 3,0 Ma. A finais do Plioceno a extensión dos xeos evidénciase nas principais montañas emprazadas fose da zona intertropical.
 
Os cambios climáticos que se producen no Plioceno afectan á extensión e configuración dos hábitats tropicais e subtropicais que irán reducindo a súa área de distribución, cinguíndose á cintura intertropical. O espazo deixado polos hábitats máis termófilos será ocupado pola expansión de ecosistemas mesófilos e criófilos, onde os bosques son desprazados por diversas biocenoses arbustivas e herbáceos que sustentan unha rica fauna de herbívoros e depredadores. No Mioceno, os grandes mamíferos, representados por elefantes, mamuts, bóvidos, cabalos, cervos, antílopes, osos, cánidos, felinos, mostran unha gran diversidade, para posteriormente producirse unha redución significativa da mesma.
 
Vexetación
 
Comparando os dominios de vexetación do Eoceno cos rexistrados durante o máximo térmico do Mioceno, fai 20-15 Ma (8-6 ºC por encima da actual), apreciamos importantes cambios na distribución das grandes zonas de vexetación. Os dominios de bosques tropicais (Bosques Tropicais Húmidos, Bosques Paratropicais), quedan restrinxidos á zona comprendida entre os 40º N e os 40º S, reducíndose a representación dos Bosques Tropicais Húmidos e incrementándose a dos Bosques Paratropicais. Ao redor da conca occidental do Océano de Tetis (futuro Mar Mediterráneo) e nos territorios da actual California configúrase un novo dominio de vexetación con características intermedias entre o dominio subtropical e o tépedo, representado por Bosques perennifolios de folla pequena  (Bosques de tipos Lauroide). Tras estes en o continente Europeo, esténdese un amplo dominio de Bosques mixtos de madeira dura, ocupando as zonas de maior latitude os Bosques de coníferas.
 
Xunto ás formacións arborizadas adquiren importancia na paisaxe vexetal do Mioceno Ibérico as biocenoses arbustivas e herbáceas. Nas zonas continentais do Centro, Sur e NE Ibérico, durante o Mioceno Medio (16,4-8,4 Ma) e Superior (8,4-5,332 Ma), intensifícanse os efectos da seca e xunto a ela redúcense as temperaturas, propiciando deste xeito a aparición e extensión de vexetación esteparia, dominada por herbáceas e arbustos como: Amaranthaceae, Asteraceae, Chenopodiaceae, Ephedra, Linum, Thymelaceae, etc. As áreas ocupadas pola estepa posteriormente transformáronse nunha pradería con elementos arbóreos xerófitos perennifolios (Quercus). Nas zonas costeiras da península as formacións herbáceas foron menos importante que os arbóreas, como consecuencia da influencia exercida polo océano. (Barrón et al, 2010; Jiménez-Moreno et al. 2007; Valle-Hernández et al., 2006). Ao final do Mioceno, o proceso de aridificación intensifícase na Península Ibérica, incrementándose a área ocupada por ecosistemas arbustivos e herbáceos e con iso a expansión de taxons representativos destes ambientes. A partir do 9 Ma, as condicións de aridez continúan incrementándose alcanzan valores extremos no Messiniense (7,2-5,332 Ma), estendendo as formacións de pradería e estepa polo Centro, Leste e o Sur da Península Ibérica. Na composición destas formacións atópanse as Poaceae, Asteraceae, Chenopodiaceae, Plantaginaceae, enriquecéndose no SE Ibérico con elementos de carácter mediterráneo (Arecaceae, Conaceae, Oleaceae, Pinus, Quercus, etc) e mesmo algunhas especies subrtropicais; Clethraceae – Cyrillaceae, Nyssa e Symplocaceae (Barrón et L. 2010; Peñalba, 1985; Solé de Porta & Porta, 1977; Van Campo, 1989).