Все события, о которых говорилось выше, проходят на фоне больших, исторически важных перемен на земном шаре. Геологические события неогена были разнообразны и быстро сменялись одно другим.
Тектонические движения и вулканизм достигают в этот период исключительного напряжения. Неоген — время главной фазы Альпийской складчатости — Аттической, относящейся к середине периода. В середине плиоцена выделяется Ронская фаза складчатости, в конце его — Валахская фаза складчатости. На месте океана Тетис воздвигаются горные цепи Альп, Апеннин, Атласа, Динарских Альп, Карпат, Балкан, Кавказа, Крыма, горы Малой Азии, Армении, Ирана. К этому же периоду относится поднятие величайших цепей земного шара, окружающих Памир: Гиндукуш, Каракорум, Гималаи. Воздвигаются горные цепи Зондских и Моллукских островов, островов Новой Гвинеи, Новой Зеландии, Филиппин, Риу-Киу, Японских и Курильских, цепи Аляски, Тихоокеанского побережья Северной Америки и Анд.
Конец неогена ознаменовался мощными эпейрогеническими движениями земной коры. Гигантские растяжения земной коры приводят к разломам, провалам, погружениям. Последние вызывают трансгрессии и появление среди гор глубоких полузамкнутых бассейнов, таких, как Тирренское, Адриатическое, Черное, Каспийское, Восточно-Китайское, Охотское, Южно-Китайское и Японское моря. На месте опусканий формируются обширные равнины: Ломбардская, Венгерская, Валахская, Кура-Араксинокая, Туркменская, Туранская. С разломами связаны мощные вулканические явления: интенсивные извержения Везувия, Этны, вулканов Явы, Кении и Килиманджаро в Африке.
Орогенические движения Альпийской складчатой эпохи приводят к тому, что бассейны, особенно внутренние, типа современного Каспия, постоянно меняют свои очертания.
Конец периода характерен дальнейшими поднятиями и формированием складок. Крупные расколы и погружения происходят в западной части Средиземноморского бассейна, там, где сейчас Гибралтарский пролив, а также в области современного Тирренского моря. Уцелевшими обломками материка, располагавшегося в этом районе Средиземного моря, являются острова Корсика, Сицилия, Сардиния, Балеарские острова. Формируется Адриатическая впадина, но еще существует покрытая озерами Эгейская суша.
Обширная трансгрессия в области Средиземного моря затопляет всю его территорию от Гибралтарского пролива до Сицилии, заливает северные берега Африки. К концу периода эти явления затихают и Средиземное море постепенно приобретает современный вид.
В это время заканчивают свое формирование Индийский и Атлантический океаны. Продолжает свое существование Тихий океан. Океан Тетис дробится на ряд бассейнов. На месте его возникают большие острова, на которых продолжают расти складчатые цепи Альпийской системы.
На месте существующих платформ создаются материки, принимая те очертания, которые нам знакомы по карте: Северная и Южная Америка, Европа, Азия, Африка, Австралия, Антарктида. Органический мир становится таким, каким мы его знаем в наши дни.
В конце неогенового периода, длившегося около 27 миллионов лет, общий облик земного шара принимает современные очертания.