- 5,333 - 2,588 milijuna godina

Nastavlja se trend globalnog hlađenja, koji je započeo tijekom miocena, pa polarne ledene kape rastu. Smanjenje razine mora dovelo je do stvaranja kopnenog mosta između Južne i Sjeverne Amerike.
Sušni prostori i travnjaci se šire, a suptropske regije se povlače prema ekvatoru. Antarktika još uvijek nije u potpunosti zamrznuta, pa na njoj raste biljka Nothofagus.

Nothofagus

Pliocenska i miocenska fauna nisu previše različite. Na razini familije ne razlikuju se puno od današnjih, ali su mnoge vrste u međuvremenu izumrle. Česti su konji, nosorozi, slonovi, deve i tapiri. Prisutni su glodavci, vjeverice i dabrovi. Prvi puta se pojavljuje jednoprsti konj.
Među rilašima prisutan je Deinotherium, ljenivci Megatherium i dugovrata, dugonoga Macrauchenia. Među predatorima česti su sabljozube mačke i psi.

Deinotherium (visina do 4,5 m, težina do 18 tona). Ti surlaši predstavljaju sasvim različitu liniju evolucijskog podrijetla od drugih slonova, koja se vjerojatno odvojila vrlo rano u povijesti evolucije cijele te skupine. Pojavio se  sredinom miocena a izumro tijekom ranog pleistocena gdje je u istočnoj Africi živio uz rane oblike ljudi. Nastanjivao je dijelove Azije, Afrike i Europe.
Macrauchenia (duljine oko 3,7 m, visine oko 2,3 m, težine oko 800 kg). Živjela je u velikim stadima na ravnicama Južne Amerike od miocena do pleistocena (7 mil. – 20 000 godina). Imala je dobar sluh i procjenjuje se da je mogla postizati brzinu oko 50 km/h kroz duže vrijeme, odnosno 70 km/h kraće  vrijeme. Imala je dug vrat koji joj je omogućio da jede travu  kao i lišće na drveću.
	Megatherium. Izumrli rod ljenivaca koji se kretao po tlu, a bio je veličine slona. Od glave do repa bio je dug oko 6 m, a težio je oko 4 tone. Kretao se pretežno na četiri noge, ali se mogao uspraviti tijekom hranjenja i tako dohvatiti visoke grane. Smatra se da je imao i dug jezik, poput današnjih ljenivaca. Živio je od kasnog pliocena do kraja pleistocena u Srednjoj i Južnoj Americi.

Nastavlja se migracija životinja između Amerike i Euroazije preko kopnenih mostova. U kasnom pliocenu se uspostavlja Panamski most, čime prestaje izolacija Južne Amerike od ostatka svijeta. Armadillo, ljenivci, oposumi i Phoruscoridi migriraju od juga prema sjeveru. Mačka, pas, medvjed, konj, mastodont i mnoge druge životinje migriraju od sjevera prema jugu. Uspostava kopnenog mosta bila je fatalna za tobolčare, koji su izgubili bitku u kompeticiji s naprednijim sisavcima. Danas u Južnoj Americi živi više od polovice vrsta sisavaca koji su došli sa sjevera.
Jedan od najvažnijih događaja tog razdoblja je širenje i evolucija hominida, koji prelaze na život u otvorenim prostorima. Poznati su nalazi hominida na sjeveroistoku Afrike u Riftnoj dolini u ranom Pliocenu. Hominidi se počinju širiti prema Etiopiji i Tanzaniji, a od tamo su se proširili na velike dijelove Afrike.

		Ardipithecus (Visina oko 1,20 m, težina oko 50 kg) je rod izumrlih primata, pripadnika podporodice Homininae koji su živjeli prije 5,6 do 4,4 milijuna godina. Još uvijek nije sigurno utvrđeno u kojem je srodstvu ovaj rod s ostalim ljudskim precima, te da li je bio pripadnik tribusa Hominini ili nije. Ardipithecus ramidus je imao malen mozak, zapremine između 300 i 350 cm³. Bio je neznatno manji nego kod današnje čimpanze, ali mnogo manji od australopiteka kao što je Lucy (~400 do 550 cm³) i tek oko 20% veličine mozga današnjeg Homo sapiensa. Struktura nožnih prstiju i zdjelice vrste A. ramidus ukazuju na to da se on kretao uspravno. Kao i većina hominida, imao je palac prilagođen za kretanje po drveću.
Australopitek (lat.: Australopithecus) naziv je roda pronađenog samo u Africi, a čije su (isključivo izumrle) vrste pripadale grupi Australopithecina, koji su živjeli prije 4 do 2 milijuna godina. Rod Australopithecus svrstava se u tribus Hominini, u kojem se također nalazi i rod Homo, kojem pripadaju i današnji ljudi. Iz građe i tragova istrošenosti zuba zaključeno je da su se pretežno hranili biljnom hranom. Koliko je Australopithecus pretekao čimpanze u upotrebi alata još uvijek nije posve jasno. Korištenje obrađenog kamena često se uzima kao prioritetni kriterij po kojem se neki fosilni ostaci svrstavaju kao pripadnici vrste Homo habilis. Australopithecus je oko 500 000 godina stariji od najstarijeg otkrivenog alata.