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  根据不同的动物上新世又可分为两个期:

  上新世时气候开始变冷变干,四季比此前的中新世分明,有点像今天的气候。上新世开始前后南极洲开始被冰雪覆盖,中纬度的冰川在上新世末期前也已发展,北冰洋的冰层形成。上新世末南极洲已经终年被冰雪覆盖。

  上新世时大陆板块继续向它们今天的位置移动,上新世初它们离今天的位置约为250千米,上新世它们离今天的位置约70千米。南美洲与北美洲通过巴拿马地峡连接到一起,导致南美洲的有袋类动物几乎灭绝。巴拿马地峡的形成对地球的气候有很大影响,原来沿赤道的大洋暖流被切断,大西洋开始变冷,大西洋和北冰洋的水温降低。  非洲板块与欧洲板块的碰撞使地中海开始形成。古地中海消失。  海面的降低使亚洲和阿拉斯加之间形成了一条地峡。  在地中海、印度和中国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。

  上新世气候的变化对植物带来的变化很大,全世界热带种类减少,落叶森林扩展,北方被松柏林和冻土地带覆盖,除南极洲外在所有的大陆上草原扩张。只有在赤道地区还有热带森林,在亚洲和非洲疏林草原和沙漠出现。

  不论是海生动物还是陆地动物,上新世的动物已经相当现代化了,陆地动物还有些原始。最早的人属在上新世末出现。  非洲与欧亚大陆的碰撞,南北美洲之间的地峡的形成和亚洲和北美洲之间的地峡的形成导致过去分散存在的种类混合、迁徙和互相接触。  草食动物和一些肉食动物变大。

  在北美洲,啮齿目动物、乳齿象和铲齿象类,负鼠依然昌盛,而有蹄动物则变少,骆驼、鹿和马的数量降低。犀牛、貘和爪兽灭绝。食肉动物中鼬鼠家族种类增多,犬科和熊科也很成功。树懒、雕齿兽和<unk>狳等沿巴拿马地峡从南美洲进入北美洲。  在欧亚大陆上啮齿动物繁荣,而灵长目的分布范围减小了。象、鬣齿兽和剑齿象在亚洲繁盛。蹄兔从非洲进入亚洲,马的分布减少了,而爪兽类和犀牛相当成功。牛和羚羊也很繁盛,一些骆驼从北美洲进入亚洲。鬣狗和早期的剑齿虎出现。  在非洲有蹄类动物最多,灵长目动物继续它们的进化,上新世末期南方古猿出现。啮齿动物和象的数量增加,牛和羚羊不断有新的种类出现,后来它们的种类和数量多于猪的种类和数量。早期的长颈鹿出现了,骆驼从北美洲经过亚洲进入非洲。马和现代的犀牛出现。食肉动物有熊、犬科动物、鼬鼠、猫科动物、鬣狗和麝猫。在这么多竞争者的压力下鬣狗开始成为腐食动物。  白垩纪后北美洲的动物首次重新进入南美洲,北美洲的啮齿动物和灵长目动物与南美洲的类似动物混合。南美洲的滑距兽、雕齿兽、树懒和小的<unk>狳比较成功。  在澳大利亚最主要的哺乳动物依然是有袋目动物,其中包括食草的袋熊、袋鼠和双门齿目动物。肉食的有袋动物有袋狼和袋狮,啮齿动物进入澳洲,蝙蝠也很繁荣。单孔目的今天的鸭嘴兽出现了。在海洋中鲸是最大的哺乳动物。

  上新世的海洋依然相当温暖,但其水温在不断下降。北冰洋的冰盖形成后使得气候变得干燥,北大西洋上的浅寒流加剧。  除鲸外海洋中的哺乳动物还有海牛、海豹和海狮。

  在2002年,Narciso Benítez等人计算出大约在200万年前,也就是上新世要结束的时候,一群距离地球约130光年,属于天蝎-半人马OB星协的明亮的O和B恒星中的一颗或多颗的超新星爆炸产生了被称为本地泡的特征。如此近距离的爆炸可能破坏了地球大气层中的臭氧层,并造成一些海洋生物灭绝(在峰值时,一颗超新星的亮度相当于整个星系中2,000亿颗恒星的总光度)。
上新世(英语:Pliocene)是地质时代中新近纪的最新的一个世,它从距今530万年开始,距今260万年结束。上新世前是中新世,其后是更新世。