到了新生代之后，全球的海陆分布对比起中生代，又有了不同，与现在的世界地图相比较，也有一些差异。先看北美洲，那时候从得克萨斯州往西，沿落矶山有一条南北向的内海，把北美洲分隔成东西两半其西部的北美洲经过白令海峡可与亚洲相连，而东部的一半则通过北极大陆与欧洲浑然一体。
欧亚大陆的地理形态也与今天不同，乌拉尔有一条南北向的海峡，其北端与北极海相通，南端则连向地中海，所以严格来说，所谓欧亚大陆当时并不存在，欧洲与亚洲之间的分界线正好是海峡分隔。亚洲南部从第三纪早期开始位移的变化是很大的，或者说，这就是板块漂移的结国，类似的情况也发生在非洲和阿拉伯半岛等地。
南北半球之间的古地中海原是十分开阔的大海，自中生代以来，逐步缩小。到晚第三纪初期，非洲大陆板块和阿拉伯板块向北漂移，与欧亚大陆板块在古地中海西部相遇。撞击的结果是出现阿特拉斯山和安达卢西亚山的褶皱隆起，致使古地中海西端几乎封闭，海域面积大为减小。到早第三纪后期，南半球的板块进一步北移，使阿尔卑斯山变形，这次造山运动向东一直延伸到中东、近东各地，并持续到晚第三纪早期，导致古地中海的中段也变成封闭，中东和近东地区就出现了新生的大陆。同时也出现了被陆地包围起来的内海--黑海。此时，古地中海的西段进一步封闭，地中海内的海水一度干涸。当时的欧洲和非洲之间，没有水域分隔。
到了晚第三纪后期，阿尔卑斯山继续升高，而大西洋与地中海之间，发生大规模的断裂活动，于是打开了地中海西端的通道，大西洋海水沿着通道重返回地中海，一直继续到今天。
正当非洲板块向北漂移的时候，大陆的东部出现了巨大的裂谷，即产生了世界著名的东非大裂谷。
再看古地中海东段延伸的喜马拉雅山地区，这里与中国大陆的面貌最为密切。印度板块自从中生代时冈瓦纳大陆解体分离出来以后，继续向北漂移。到早第三纪时，越过赤道，到达北回归线附近，其北缘开始向亚洲大陆板块之下俯冲，到始新世末期，两者终于相撞，致使古地中海东端的喜马拉雅海槽消失，两个板块发生挤压，出现了一系列褶皱山系，喜马拉雅山就这样形成了。起初，山势并不高，但由于俯冲作用继续进行，亚洲大陆南缘也就继续抬升翘起，逐渐使山体升高。
在板块漂移、碰撞过程中，板块内部也出现断裂活动，例如在印度中、西部在早第三纪时有广泛的火山活动，著名的“德干暗色岩”就是此时的喷溢熔岩。研究者认为这些火山活动与断裂构造可能是由于印度板块与非洲以东的塞舌尔群岛之间的分离有关。
新生代时期，在环太平洋之滨也出现了许多新生的山系。澳大利亚在新生代的时期比较平静，没有影响大的地壳运动。在南极洲大陆上，第三纪时期出现火山喷发。南极大陆在新生代早期仍处于低纬度地区，随者板块的逐步向南漂移，到新生代晚期才漂到现在的位置。由于环太平洋及古地中海都是板块相撞的地带，又是地壳上深断裂的俯冲所在，所以也是现代地震的集中地带。
由于海陆配置的巨大变化，必然影响到自然环境的改变。在研究新生代的气候变化时，必须注意两方面的特点：一是解释高纬度的气候带时，必须联系到大陆板块漂移的结果；二是当全球大规模的冰川出现时，对新生代后期的气候环境发生的严重影响。
第三纪时期，暖热的气候似乎遍及全球，甚至南极和北极在早第三纪时曾都是热带气候。进入晚第三纪，特别是到上新世以后，全球气候转凉的现象比较明显。
第四纪时期，出现冰期与间冰期气候的交替，对环境影响很大，就以早更新世时期为例，其气温可能比前期下降5℃~10℃，所以在我国西部高山地区出现冰川。但到间冰期时，气温又明显转暖。
进入全新世，气温一度较高，可能高出现在6℃。竺可桢提出中国最近5000年来的气候变化：仰韶文化期，华北平原盛长竹林，年平均气温高于现在2℃；距今3000年前，出现第一次寒冷期；距今2000年前，出现第二次寒冷期，以后有一个明显的暖期，当时气温高出现在2℃~3℃；到14世纪~19世纪中叶，其中在公元1700年时出现历史时期的最低温。到19世纪中叶，气温又转暖；上世纪50年代以来，西部气候有转凉的趋势。
那么地球上今后的气候将会发生什么样的变化呢？杨怀仁根据第四纪后期气候的变化特点和近年的环境变化提出如下推测：21世纪全球气温将上升，因此海平面升高是最主要的。这对于今后人类的生活将产生严重的影响。北极的冰川将会明显的融化，大气环流随之改变。有些地区的蒸发量和降水量也会增高，而另一些地区则相反，各地气候反差很大。而南极洲的冰川可能较为稳定，暂时不会有明显的融化，从而加强了南北两半球气候的不对称性。