Les faunes marines et terrestres sont quasiment moderne, bien qu’un peu plus primitive. Les premiers primates Hominini apparaissent durant le Pliocène tardif. La jonction de l’Amérique du Nord et de du Sud provoque le grand échange inter-américain, les herbivores deviennent plus grand ainsi que leurs prédateurs.
En Amérique du Nord, les rongeurs, de grands mastodontes et Gomphotherium, et des opossums continuent à être communs tandis que les ongulés déclinent tel les chameaux, cerfs et chevaux. Les rhinocéros, tapirs et Chalicothère s’éteignent. Les familles de carnivores se diversifient, mustela, chiens, ours, canidés. Des paresseux vivant au sol, des Glyptodons et des tatous émigrent vers le nord en traversant l’isthme de Panamá.
En Eurasie, les rongeurs prospèrent tandis que la distribution des primates diminuent. En Asie les éléphants, stégodon et gomphotherium sont nombreux et les Hyracoidea émigrent d’Afrique vers le nord. La diversité des équidés diminuent, les tapirs et les rhinocéros se comportent plutôt bien. Les bovidés et antilopes s’étendent, des espèces de chameau émigrent depuis l’Amérique du Nord. Les hyènes et les tigres à dents de sabre apparaissent.
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L’Afrique est dominé par les ongulés, les primates continuent leur évolution, les premiers hommes apparaissent pendant le Gélasien. Les rongeurs sont prospères, la population des éléphants augmente. Le nombre d’espèces de bovidés augmente et devient supérieur à celle des porcins. Les premières girafes apparaissent, les premiers chameaux émigrent via l’Asie depuis l’Amérique du Nord. Les ursidés, canidés et mustélidés, eux aussi originaires d’Amérique du Nord, se joignent aux félidés, hyènes et civettes d’Afrique, forçant les hyènes à se spécialiser en nécrophage.
Le grand échange inter-américain permet aux espèces nord-américaines de se mélanger avec celle de l’Amérique du Sud pour la première fois depuis le Crétacé, les rongeurs et primates nord-américains ainsi que des mustélidés et des coatis émigrent vers le sud. Les litopternes et les Notoungulata déjà présent continuent à prospérer tout comme les glyptodons, des paresseux et des tatous
En Australie les marsupiaux restent dominants, ceux-ci incluent des wombats et des kangourous. Leurs principaux prédateurs sont des Dasyuromorphia, Thylacinidae et Thylacoleo. Les ornithorynques apparaissent.
Les Phorusrhacidae sont déjà rares durant cette époque, l’un des derniers est le Titanis.
Les alligators et les crocodilidés disparaissent d’Europe. Les serpents venimeux continuent à prospérer.