В третичный период пределы суши все расширяются, и она приобретает возвышенный характер; подземная работа, утихшая в Европе в течение предыдущей эры, опять пробуждается и вызывает сильнейшие землетрясения, о которых современные вулканические явления дают лишь слабое понятие. Земная кора трескается, прежние расселины опять разверзаются, образуются новые, в которых отлагаются руды и россыпи. Средиземное море, которое долгое время сохраняло свой морской характер, к концу периода мало-помалу начинает входить в теперешние свои пределы. Охлаждение Земли у полюсов, распространяясь все дальше, порождает уже большее различие во временах года, а увеличение размеров суши вместе с образованием высоких гор дает большую разницу в климате. Растительный мир приобретает небывалое дотоле разнообразие; появляются даже деревья с опадающей листвой. Морская фауна заметно меняется: взамен покидающих наши края аммонитов начинают развиваться живущие в мелководном иле пластинчатожаберные моллюски, для которых увеличение береговой линии было очень благоприятно. Почти отсутствовавшие в предыдущую эру млекопитающие являются в большом количестве. Вместе с тем в зависимости от обособления климата отдельных областей появляются и местные фауны.
Имея в виду, что «геологическая летопись» ведется главным образом на дне морском, нетрудно проследить по третичным отложениям, где находилось тогдашнее море. Арктический океан занимал в те времена небольшое пространство между Шпицбергеном, Гренландией и Исландией. Он вдавался в громадный сплошной материк, состоявший из соединения всех этих островов с Америкой, Британией, Скандинавией, Северо-Западной и Восточной Россией до Урала, продолжение которого составляла Новая Земля. Юг Европы, наоборот, омывался морем, разлившимся на громадном пространстве от Америки через всю Среднюю и Южную Европу, Северную Африку с Египтом, Малую Азию, Персию, Гималаи, Индию, Индокитай, Корею, Японию и Сибирь. Но среди этого моря постепенно подымались острова Пиренеев, Альп, Центральной Германии, Карпат, Балкан, Кавказа, Донецкого кряжа.
Попытаемся нарисовать картину тогдашней жизни. Пред нами лесная чаща пальм, драцен, панданов, магнолий и камфорных деревьев, рядом с которыми растут тополя, дубы и фиговые деревья. Среди них там и сям разбросаны такие хвойные, как араукария, можжевельник. Все эти разнообразные растительные формы переплетаются гирляндами дикого винограда, плюща и других ползучих растений, которые, свешиваясь живописными фестонами, соединяются с растущими внизу кустами и деревьями акаций, терновника. По берегам многоводных рек и потоков, среди которых нередко встречаются целые острова из стволов деревьев, перевитых водяными и болотными растениями, растут почти те же виды, которые характеризуют растительность современной Флориды и даже долины Амазонки. В этих водах, богатых рыбой, кишат крокодилы, из которых некоторые достигали громадной величины — свыше 20 метров. Несомненно, что на суше тогда царили млекопитающие. Настоящими, бесспорными царями вод следует считать крокодилов. Эти ужасные твари были превосходно приспособлены для жизни в воде, — вот почему они уцелели до настоящего времени, лишь незначительно изменившись. Самое сильное сухопутное животное должно было погибнуть в борьбе с этими страшными пресмыкающимися, которые питались главным образом рыбой, но схватывали и неосторожно приближавшееся млекопитающее; так, например, громадный рамфозух, обладая чудовищной силой, легко утаскивал в воду даже слона.
В эоцене млекопитающие были животными со сборными признаками, напоминающие гомеровскую химеру.
Анаплотерий и антракотерий соединяли в себе признаки гиппопотамов, лошадей, свиней и носорогов; амфицион является прародителем собак и медведей; фенакодус служит переходной ступенью от копытных к обезьянам; палеотерий был родоначальником тапира, лошади и носорога. Это животное имело разной величины представителей от маленького, не более зайца, до таких больших, как лошадь. Стада палеотериев и корифодонов, тапироподобных животных величиною с носорога, паслись на плодоносных третичных равнинах. Современная лошадь, очутившись рядом с третичным плиогиппусом, ближайшим ее предком, быть может, и снизошла бы до признания своего с ним родства; но не только этот благородный друг человека, но и сам ее властелин, если ему не известны принципы сравнительной анатомии, не увидел бы в эогиппусе («заря» лошади) предка последней.
Уже в эоценовую эпоху в Америке жили странные животные, переходные от копытных к слонам. Диноцерас и унитатериум размером были величиной со слона, а по привычкам, образу жизни и слабым умственным способностям похожи на носорогов. На верхней челюсти они имели по паре могучих клыков, а голову их украшали шесть рогов. По-видимому, они не имели хобота, но отличались массивными пятикопытными ногами. Тогда же появились первые рукокрылые и лемуровые. Вскоре потом является бронтопс с коротким хоботом, длинным хвостом и парой рогов на голове, величиной он был со слона.