Bien qu’une époque relativement courte, des événements énormes se sont produits au cours du Pliocène, tels que le développement des calottes glaciaires, l’assèchement de la Méditerranée et la jonction des Amériques.
Biogéographiquement, cette époque se caractérise par la modernisation spectaculaire des mammifères. Tous les ordres et familles actuellement existants sont connus du Pliocène, ainsi que de nombreux genres existants.
La formation d’un pont terrestre à travers l’Isthme de Panama entre l’Amérique du Nord et l’Amérique du Sud a eu un impact profond sur la faune de ces continents. De nombreux animaux nord-américains ont envahi le continent sud et quelques animaux sud-américains ont migré vers le nord.
Les mammifères sud-américains présents dans les sédiments du Pliocène nord-américain comprennent les paresseux géants, les tatous et les porcs-épics. Le genre moderne Equus est également apparu au Pliocène.
Les époques comme le Pliocène et le Miocène sont comparées aux expositions sédimentaires en Europe. Tout comme nous avons finalement réglé nos montres à l’heure à Greenwich, en Angleterre, les paléontologues datent leurs roches en les comparant à ces normes européennes, ou localités de « type ». Ces localités types pour les époques sont marines; elles contiennent d’abondants coquillages et autres animaux fossiles d’anciens océans
Il est difficile, mais pas impossible, de déterminer l’âge relatif des sites de mammifères terrestres par rapport à ceux contenant des fossiles marins. À divers endroits dans le monde, les fossiles marins couvriront ou se mélangeront avec des mammifères terrestres fossiles ou vice versa. Les sédiments marins mêlés aux couches de mammifères terrestres permettent aux paléontologues d »établir des âges relatifs pour ces sédiments en fonction de la « superposition. »Par exemple, un fossile de cheval est plus vieux que le coquillage qui le surmonte, mais plus jeune que les coquillages en dessous.
Il est également possible d’utiliser des méthodes modernes de désintégration radioactive pour déterminer l’âge réel d’un fossile particulier, pas seulement qu’il était plus âgé ou plus jeune que certaines palourdes anglaises.