Selama periode ini ditemukan sedikit bentuk fosil baru dari pada yang nantinya diketemukan pada periode Pliosen. Kurang lebih hanya 18%-nya saja.
Pada periode Miosen ini suhu Bumi belum begitu hangat dan hampir mempunyai kemiripan dengan periode Oligosen dan periode Pliosen. Periode Miosen bahkan membuat Antartika dan Amerika Selatan bersatu.
Tasmania dan Antartika telah menyediakan jalur masuk arus air dingin ( circumpolar ). Fenomena circumpolar secara signifikan telah mengurangi percampuran air tropis yang hangat dengan air dingin kutub, kemudian menyebabkan terbentuknya lapisan es abadi di kutub Antartika.
Tenggelamnya beberapa lautan dangkal seperti Laut Tethys yang kemudian ditutupi jembatan darat antara Afrika, Eurasia dan laut Mediterania, merupakan sebagian pengaruh lebih jauh dari perubahan iklim global dunia pada periode ini.
Dengan lebih banyaknya jumlah daratan, justru menyebabkan lebih sedikit lautan yang berfungsi mencegah iklim yang lebih ekstrim.
Jenis tanaman alga besar berwarna coklat yang disebut “ kelp ” telah berhasil menyangga proses kehidupan dan evolusi di lautan. Tanaman ini dengan segera menjadi salah satu ekosistem paling produktif di Bumi.
Walaupun kelp ini adalah dikelompokan sebagai tanaman, kelp justru tidak memiliki hubungan dekat dengan tanaman di daratan. Kelp nyatanya menggunakan jenis sel pigmen yang berbeda untuk berfotosintesis. Para peneliti menyimpulkan kalau jenis tanaman kelp ini tidak dapat bertahan lama dan hanya terdapat pada Periode Miosen.
Penelitian-penelitian pada jenis tanaman yang dilakukan untuk mengungkapkan vegetasi pada periode Miosen umumnya terfokus terhadap penelitian spora dan serbuk sari.
Dari penelitian yang dilakukan para ahli menunjukkan bahwa pada akhir periode Miosen 95% benih-benih dari jenis tanaman yang muncul setidaknya telah ada sejak pertengahan periode Miosen.
Iklim sedikit hangat memasuki pertengahan periode Miosen. Perubahan iklim kemudian diikuti oleh turunnya suhu dan dianggap telah bertanggung jawab atas ekosistem tropis, perluasan hutan konifer di bagian utara bumi, dan bertambahnya jumlah musim.
Dengan munculnya perubahan tersebut, terjadi diversifikasi vegetasi modern terutama pada jenis rerumputan dan alang-alang. Perubahan biologis secara umum pada periode Miosen terjadi perluasan vegetasi hutan.
Beberapa jenis mamalia dan kelompok burung secara khusus telah berkembang menjadi jenis yang baru, menjadi herbivora yang berlari cepat, burung predator, dan jenis burung kecil serta mamalia pengerat.
Kuda yang telah muncul di awal periode Eosen sebagai herbivora yang hanya memakan vegetasi berdaun, Pada saat rerumputan kasar menutupi daerah hutan selama periode Oligosen beberapa spesies kemudian mengembangkan rahang mereka menjadi lebih besar dengan gigi-gigi yang berakar kuat.
Mereka juga telah memiliki bagian saluran pencernaan yang lebih besar dan dapat mencerna rumput dengan jumlah lebih banyak. Kuda pada periode Oligosen menjadi lebih besar dengan bagian kaki yang lebih kuat dan bagian tapal yang dapat memungkinkan mereka berlari lebih cepat dari hewan lainnya yang memiliki bantalan kaki.
Mamalia ini dengan cepat telah menyebar ke Amerika Utara, Eropa dan wilayah Asia juga ke Afrika. Pada perkembangannya beberapa spesies berevolusi menjadi kuda masa kini.
Kera muncul dan diversifikasi selama periode Miosen dan mulai tersebar luas di Dunia. Pada akhir periode ini nenek moyang manusia mungkin telah memisahkan diri dari nenek moyang simpanse untuk mengikuti jalur evolusi mereka sendiri.
Periode Miosen menarik para geologi sebagai dasar utama terbentuknya Himalaya yang telah terjadi selama periode Miosen. Terbentuknya Himalaya ini memengaruhi pola musiman di Asia, yang saling terkait dengan glasial di belahan bumi utara.