Dopo l'estinzione di massa del Cretaceo, avvenuta 65 milioni di anni fa, i mammiferi diedero luogo ad una rapidissima diversificazione di forme e dimensioni (radiazione adattativa) occupando le nicchie rimaste vuote. Fino a 35 milioni di anni fa dominarono la scena piccoli mammiferi con abitudini notturne. Con il passare del tempo iniziarono a diventare sempre più rare le foreste e si svilupparono alcuni animali giganteschi che avevano bisogno di grandi spazi aperti, come l'Indricotherium, il più grande mammifero terrestre mai esistito, lontano parente degli attuali rinoceronti. Iniziarono a prosperare alcune forme bizzarre come l' Archaeotherium simile a un gigantesco maiale corridore.
Il culmine della diversificazione dei mammiferi si ebbe, però, circa 20 milioni di anni fa, durante il Miocene, il periodo in cui le faune iniziarono ad essere molto simili a quelle attuali; l'avvento delle praterie, inoltre, portò alla progressiva scomparsa di animali dall'habitat forestale ma favorì l'enorme sviluppo degli artiodattili (gli animali con un numero di dita pari come cervi o antilopi) e degli equidi (con un numero dispari di dita). Nel corso di questo periodo ebbero un grande successo anche le scimmie antropomorfe con le quali, la nostra famiglia (ominidi) ha un antenato comune.