Ранні форми амфіціоніди, каніди, верблюди, тайасуїди, протоцератиди та антракотерії з'явилися, як і caprimulgiformes, птахи, які мають відкритий рот для лову комах. Денні хижі птахи, такі як соколи, орли та яструби, а також сім-десять сімейств гризунів також вперше з’явилися в олігоцені.
Олігоцен являє собою низьку точку загального різноманіття видів ссавців, частково через тривале глобальне похолодання та зниження ендемізму. Деякі перисодактілі, такі як бронтотерії, вимерли, хоча носороги, тапіри та коні вижили в олігоцені.
Себекосухійські крокодили, жахливі птахи та хижі сумчасті, як-от боргієніди залишалися домінуючими хижаками. Бронтотери вимерли в ранньому олігоцені, а креодонти вимерли за межами Африки та Близького Сходу в кінці цього періоду.
Олігоцен часто вважають важливим перехідним періодом, сполучною ланкою між архаїчним світом тропічного еоцену та більш сучасними екосистемами міоцену. Основні зміни під час олігоцену включали глобальне розширення луків і регресія тропічних широколистяних лісів до екваторіального поясу.
Епоха олігоцену підрозділяється на два періоди та відповідні їм етапи породи: рупельський і чатський. Вона послідувала за еоценовою епохою і була наступною Епоха міоцену, перша епоха неогенового періоду.