Az oligocénben a Föld hidegebb volt és az évszakok élesebben elváltak egymástól. A melegebb éghajlathoz alkalmazkodó emlősök közül sok kihalt. A pólusok lombhullató erdei eltűntek, az Antarktiszt jégsapka borította, szélén tundraszerű vegetációval. Az Északi-sark körül nem volt jég, az északi félteke magasabb szélességein is kevert fenyő- és lombhullató erdők terültek el, a tajga itt ismeretlen volt. A fenti kevert erdőségek és a szubtrópusi erdők között új típusú vegetáció - széles levelű lombhullató erdőség alakult ki, hasonló a mai nyugat-európai és kelet-egyesült államokbeli erdőkhöz. A trópusi erdők öve keskenyebb volt a mainál, de a sarkok és a trópusok között nem volt a maihoz mérhető különbség. Az oligocén nedvesebb lehetett a mostani időszaknál. Az erdők folytonosságát megtörhették bozótosok és tisztások, de semmiképpen nem voltak széles, füves területek 102. ábra. A kezdeti kihalások után az időszak igen kiegyensúlyozott volt minden tekintetben. A kontinensek között alig voltak vándorlások. Élnek olyan állatok, melyeknek rokonasága az oligocénig vezethető vissza (Cainotherium, Metamynodon).

Igazi különlegesség a Hyracodontidae kihalt rinocéroszcsalád Közép-Ázsiából előkerült tagjai, minden idők legnagyobb szárazföldi emlőse, az Indricotherium. Ennek a tülöknélküli orrszarvúnak 5,5 méter volt a vállmagassága és a becslések szerint, tömege elérte a 15 tonnát. Elterjedtek voltak az óriási méretű emlősök, mint az észak-afrikai Arsinoitherium és az észak-amerikai Brontotherium. A medvefélék az oligocénben kis, zömök rókákra emlékeztettek (Cephalogale), és az északi féltekén éltek. Az észak-amerikai kutyák rókaszerűek voltak (Hesperocyon). A lovak már elérték a póni méretet (pl. Miohippus). A lovakkal együtt Észak-Amerikában életek az igen elegáns, gazellaalkatú tevék (Stenomylus) is. A medvekutyák ragadozók és dögevők voltak. Éltek még macskaszerű "álkardfogú" Nimravinák is, a macskafélék családjának egy kihalt alcsaládja, ma is élő rendek kihalt családjainak képviselői. A legelterjedtebb legelő állatok birkaméretűek és disznóalkatúak voltak, fogaik tanúsága szerint vegetáriánusok. Az oligocént nehéz egységes ökoszisztémaként elképzelni, talán a dél-afrikai "fynboss" hasonlít rá jellegében.

Valamivel több, mint 30 millió évvel ezelőtt vált szét a Simiiformes (majomalakúak) az óvilági- (szélesorrú) és az újvilági- (keskenyorrú) majmokra. Az óvilágiak közül kiemeljük az Aegyptopithecust, amely Egyiptomból került elő és az emberszabású majmok előfutárának tartják. Régi beceneve: a „csúf kis vakarcs” 103. ábra. Az óvilági majmok két ága, a cerkófszerűek és az emberszerűek (Hominoidea) 25 millió éve váltak el.

Az oligocénban jelennek meg az első (talajlakó) lajhárok Dél-Amerikában. Ekkor bukkan fel a Carnivorák Pinnipedia alrendje, amelybe a fókák tartoznak. Megjelennek az első planktonevő bálnák is.