Неоген - длительность около 22 млн. лет.  Неогеновый перод подразделяется на миоценовую и плиоценовую эпоху. На протяжении этого времени  также происходят большие  палеогеографические изменения. В конце периода устанавливается климатическая зональность, сходная с современной. Неоген, в осо­бенности его вторую эпоху, отличает мощное развитие орогенического процесса и постепенно нарастающее похолодание климата. В течение орогенического процесса произошло омоложение тектонического рельефа Казахстана.
Миоценовая эпоха длительность около 17,5 млн. лет. В первой половине миоцена на обширной, сильно выравненной денудацией территории Казахстана, а также прилегающих районов Западной Сибири, образовались крупные озера. Пестрее стал географический ландшафт равнины, теперь преобразующейся в нагорье. Наряду с возвышенностями появились погружения, в которых накапливались неогеновые отложения. В неогене контрастность климата  Казахстана возросла еще больше, при этом отчетливее стала дифференциация его ландшафтов, особенно во второй половине неогена, на северную зону степей с колками березы и локальными сосновыми борами и южную зону сухих степей, лишенных древесной растительности.
В рассматриваемую эпоху начала неогена вымерли последние представители семейства гигантских носорогов-индрикотериид и их многочисленные архаичные спутники, особенно связанные с влажными лесами и болотистыми пространствами. Одновременно с этим  на территорию Казахстана с юго-запада, проникли мастодонты – гомфотерии  и серридентинусы,  из носорогов - длинноногие формы ацератериев, бегемотообразный брахипотерий,   антрокотерии, анхитерии, грызуны, черепахи. Появились первые рогатые олени-мунтжаки - обитатели кустарниковых зарослей. Вся эта фауна свидетельствует о прогрессировавшем тогда развитии открытых пространств, похолодании и аридизации климата, что подтверждается также обилием наземных черепах при резком уменьшении численности и разнообразия обитателей прозрачных пресных водоемов – пресноводных черепах-триониксов.  В Казахстане раннемиоценовые позвоночные хорошо известны из  Южного Торгая  на реке Улы-Жыланшык, близ урочища Селимджевар,  в горах  Джунгарский Актау.
Во второй половине миоцена долинные и низинные леса из бо­лотных субтропических превращаются в широколиственные. Одновременно в междуречных пространствах редколесье сменяется саванно-степью, вначале луговой, а затем  сухой. Ландшафты ста­новятся все более открытыми, с травянистым покровом, что благоприятствовало существованию копытных
В этот период широкое распространениеполучила анхитериевая фауна.  Она получила название от мелкой лесной лошади анхитерия, характерной для этого времени.  Кроме него сюда входили разнообразные носороги, мастодонты, трагулиды, олени-мунтжаки, свинообразные, газели, крупные халикотерииды, грызуны, черепахи. В экологическом отно­шении фауна анхитерия была неоднородна. В европейских и восточно-китайских она слагается исключительно лесными формами: анхитерии, носороги,  мелкие оленьки, из свинообразных – микростониксы и др.. В Центральном Казахстане, Монголии, Китае больше распространены олени-мунтжаки, мастодонты, газели, грызуны.  Это ксерофильный вариант анхитериевой фауны (мунтжаковый комплекс), обитавший в условиях лесостепного ландшафта.
В Казахстане остатки позвоночных анхитериевой фауны извест­ны в Торгае, Центральном Казахстане,  Северо-восточный Устюрт на побережье Аральского  моря, в Павлодарском Прииртышье, в Зайсанской впадине.
В позднем миоцене и раннем плиоцене начинается очередная фаза быстрого похолодания и континентализации климата. Геобота­ническая зональность становится еще более контрастной и сложной.
В конце миоцена в связи с наступлением более сухого климата наб­людается почти повсеместное развитие степной растительности, обширные пространства покрытые в палеогене и ещё в первой половине неогена субтропическими лесами принимают характер степей и лесостепей, площадь последних также возрастает и благодаря приросту суши за счет частич­ного освобождения материков от покрывавших их морей. В связи с общим наступлением степи на леса ухудшаются условия существования некоторых её обитателей, часть которых вымирает, другая же остается там, где эти леса в более влажном климате. В это же время благодаря сильному развитию травянистой растительности быстро достигает расцвета и широко распространяется населившая степи и лесостепи фауна копытных  и в частности  идет расцвет гиппарионовой фауны, являющейся праобразом  фауны африканских саванн.
В состав фауны гиппариона входили различные животные (более 60 видов): гиппарионы, жирафы,  носороги, мастодонты,  олени-цервавитусы и др. олени, саблезубые тигры, гиена-крокута,  антилопы: трагоцерусы, газели, многочисленные грызуны, страусы.
В Европе и Азии гиппарионовая фауна с изменением климатических условий вымерла. Наиболее крупные местонахождения гиппарионовой  фауны поражают скоплением некоторых животных: жираф,  носорогов,  гиппарионов. В Казахстане к таким местонахождениям относятся:  "Гусиный перелет" на правом берегу р. Иртыш у г. Павлодара, лог Тулькисай в Тургайской области близ г. Аркалык, горы Калмакпай в Призайсанье,  на берегу оз.Карабастуз в Семипалатинском Прииртышье, в Алма-Атинской области близ поселка Саты (перевал Бота-Мойнак) и в логе Еcекарткан в Текесской впадине. Помимо найдено около 20 местонахождений с остатками отдельных представителей гиппарионовой фауны.