研究發展
晚第三紀晚第三紀一名是奧地利地質學家M.赫奈斯於1853年提出的，用以代表維也納盆地時代比早第三紀晚的一組海、陸互動相沉積（根據現在的概念，它的時代大約是從晚漸新世至晚中新世）。
1860～1868年，地質學家K.F.瑙曼將它與C.萊伊爾1833年提出的中新世和上新世的概念合在一起，才產生了現今概念的晚第三紀。晚第三紀時期形成的地層叫上第三系。關於它的時限，根據最新的同位素年代測定和古地磁年表的校準,始於距今約2330萬年,止於距今約164萬年。中國地質學家通常採用248萬年為晚第三紀上限。
地層晚第三紀地層的劃分與對比有其獨特而複雜的歷史。
統的劃分
上第三系分為中新統和上新統。這兩個統分別源於萊伊爾的地質年代單元，即中新世和上新世。它們是根據地中海周圍海相雙殼類化石組合中現生種的含量確定的:中新世含現生種18%;上新世含現生種49%。萊伊爾定名時，沒有指定典型層位和地點，也沒有確定界線，更沒有考慮到它們是否能在全球適用。這是造成後來長期爭論和混亂的根本原因。雖然如此，絕大多數地質學家都同意，上第三系的統的劃分應以研究歷史最久的地中海周圍的海相地層為準。
中新統
中新統的底界，即上第三系的底界應以阿基坦階的底界為準，它代表了漸新世末海退之後的一次廣泛海侵的開始，大約發生於2400萬年前。中新統的上限，即上新統的下限應在墨西拿階和贊克爾階之間。墨西拿階代表古地中海區域一次廣泛的海退，是有名的成鹽期。贊克爾階代表一次海侵。這一條界線，由於長期來被錯誤地與陸相地層中的三趾馬動物群的出現聯繫在一起，而推定為距今約1200萬年（這也是古哺乳動物學家根據生物演化規律而推算出的結果）。現在已有大量的證據證明對海相中、上新統的界線年齡的推斷是錯誤的。實際它距今只有大約550萬年。
上新統
上新統的頂界,即上第三系的頂界在皮亞琴察階和卡拉布里亞階之間。第18屆國際地質大會(1948)把這條界線定為上第三系與第四系在海相層中的界線。目前關於這一界線的年代的意見已趨於一致，即生物群總體面貌發生較大變化的界面與古地磁年表中松山反向期中的奧杜威正向亞期的上界大體同時，即距今約170萬年。中、上新統在時限上太不均衡,上新統的時限太短(約300萬年),而中新統的時限又太長（約1900萬年）。此外，這些統的界線不能反映全球性重大的地質和生物事件。事實上，各大陸的晚第三紀的生物和地層年代劃分的界線大多與上述界線不相吻合。因此，這種統（世）的劃分已失去其作為全球性劃分單元的性質。但是,至今也未能提出一個可被普遍接受的方案,當前只能遵循尊重傳統的原則，把建立在地中海區域海相地層基礎上的中新統和上新統作為國際對比標準。
階的劃分
地中海
上第三系的階只有地區意義。在古地中海周圍的海相地層中，中新統分為6個階,上新統只有兩個階。在中歐和東歐，上第三系主要以副地中海的海相、半鹹水封閉內陸海和陸相互層為代表。這些地層在19世紀中期和後期曾是著重研究的對象，出現過大量的地層名稱。其中有些是相當著名並被廣泛套用的，例如蓬蒂階等。副地中海有極為複雜的演變歷史。因此，它的地層單位之間以及它們和古地中海海相階的對比造成過極大的混亂。從20世紀60年代末開始，經過多學科長年大量的工作，這些問題已逐步得到澄清。在地中海晚第三紀地層分委員會第7次(1979，雅典)和第8次（1985，布達佩斯）大會上已經提出了中副地中海和東副地中海兩個區域地層劃分方案，地層對比問題也已基本解決。
歐洲
在歐洲，陸相上第三系也很發育，而且富含哺乳動物化石。但是陸相地層相變大，連續沉積少，層序關係常常不清（例如裂隙堆積），與海相互動沉積少，化石多富集於少數層位和地點，這就使海、陸相的對比十分困難。在相當長的一段時期內，歐洲的陸相上第三系沒單獨的階。古生物學家越來越感到有建立獨立的陸相地層劃分順序的必要。西班牙有較連續的陸相沉積，這一工作首先由西班牙人M.克魯撒馮開始，於20世紀50年代末建立了瓦里西和土洛里兩個階。1975年，西歐一些古哺乳動物學家在德國慕尼黑聚會,提出了以7個“期”為基礎的歐洲陸相地層劃分方案。把它們主要稱作“期”，而不是“階”，是因為這些單元大多都不是建立在地層實體的劃分上，而是建立在不同的哺乳動物組合上。在這次會上以P.曼為首的一些古生物學家，仿效近年研究洋底鑽芯微體古生物學家的辦法，把晚第三紀的哺乳動物分成17個帶，稱作MN帶。每一個帶都列出了代表性動物群名稱，特徵屬種，首次和末次出現的分子等。這兩種劃分已經成為當前陸相地層的全球性對比的標準。
北美
北美的上第三系以陸相為主，從一開始就是以哺乳動物的演化為基礎劃分的。1941年，伍德委員會正式確立了一個劃分為 6個哺乳動物期的北美上第三系的劃分方案。這一方案一直沿用至今，只是這些期的內涵、界限及與歐洲的對比都已經大大前進了。
非洲
非洲，除地中海沿岸海相地層沿用經典的階和統的名稱外，內陸陸相地層還沒有正式建階，還處在資料集累階段。
印巴次大陸
印巴次大陸的上第三系以喜馬拉雅山南麓巨厚磨拉石相的西瓦利克岩係為代表。在20世紀初，在岩性基礎上建立的階已經提出，但是它們和歐洲劃分的對比關係，直到近年才確定下來。
中國晚第三紀地層
上第三系廣布全國，絕大部分屬陸相沉積。海相沉積僅分布在台灣、海南島及沿海極個別的地段。中國上第三系研究起步晚，從20世紀20年代才開始，而且主要限於晚第三紀中後期的哺乳動物化石方面。在30～40年代，曾發表大量有關三趾馬動物群方面的專著。但在地層劃分方面工作不多。80年代以前，中國一直沒有一個獨立的上第三系階一級的劃分體系；三趾馬動物群和泥河灣動物群分別借用了歐洲的蓬蒂期和維拉弗朗期的名稱；其他動物群只是籠統地劃歸中新世或上新世；而且一直沒有發現早中新世的哺乳動物。1984年，李傳夔等首次提出一個與歐洲大體對應的 7個期（階）的劃分方案。最近的工作表明，中國至少也能劃分出15個哺乳動物帶來。
中國下中新統目前僅發現於青海 西寧、甘肅 蘭州、河西走廊、新疆 準噶爾盆地等處，主要為河湖相碎屑沉積；中中新統發現於寧夏同心、陝西藍田、江蘇泗洪、內蒙古通古爾、山東山旺和雲南開遠等地。大部分屬河湖相沉積，也有煤和硅藻土等湖沼沉積。晚中新統廣布全國，只華南和東北尚未發現哺乳動物化石。黃河以北、汾河以西主要為土狀堆積，即所謂的三趾馬紅土，汾河以東為河湖相沉積；黃河與長江之間發現較少，在鄭州和襄樊一帶有灰岩；雲南則多沼澤相，有褐煤。70年代在西藏希夏邦馬峰北坡也發現三趾馬化石。上新統發現較少，僅零散分布於陝西、山西、河北等省和盆地中。
生物界
植物界已基本上由現生屬組成，並有大量現生種，只是北半球的喜暖植物的分布更向北延伸。晚第三紀初期北歐還有熱帶常綠植物，西伯利亞還有溫帶闊葉林。至上新世末喜暖植物明顯南退。
無脊椎動物中大量屬種也是現生的。一些早第三紀特有的門類,最著名的如貨幣蟲等,已完全滅絕。雙殼類、腹足類和介形類大量衍生。海洋中各種原生動物，如有孔蟲、放射蟲等極為繁盛，在海相地層劃分中起著非常重要的作用。哺乳動物中，歐亞大陸早第三紀的特徵門類，如有袋類、肉齒類，奇蹄目中的雷獸、原始貘類、兩棲犀、巨犀，偶蹄目中的石炭獸、古豬獸等，除少數殘存至中新世初期外，均相繼滅絕。代之而起的是長鼻目、肉食目中的鬣狗科、熊科、奇蹄目中的安琪馬和三趾馬，犀中的板齒犀、大唇犀，偶蹄目中的豬類，反芻動物中的鹿、羊、長頸鹿，以及齧齒目、兔形目中的大量屬種。其中絕大部分都是滅絕的種和屬。
根據哺乳動物的狀況，晚第三紀可劃分為4個時期：早中新世是殘存的和高度特化的早第三紀分子和少量晚第三紀分子的時期；中中新世,是安琪馬動物群時期,此時長鼻目自非洲、安琪馬自北美遷入歐亞形成一個全新的動物群；晚中新世至早上新世，為三趾馬動物群時期，三趾馬從北美遷入，大批草原型動物大量出現；晚上新世，真象從非洲，真馬從北美遷入歐亞大陸形成另一個動物群，並逐步演化為今日之動物群。非洲的動物群和歐亞大陸的很接近，只是某些類別的祖先類型（長鼻類、蹄兔類等）出現更早，而有些門類則延續時間更長（如肉齒類等）。北美和歐亞大陸只是間斷聯接，動物群差別較大，屬不同動物區系。至於南美洲和大洋洲，差別就更大了。
植物界的地理分區，中新世已較明顯。在中國至少可以分成 4個區：華北區、華東沿海區、西藏高原區和西北區。哺乳動物的分區不明顯。中國古北區和東洋區的區分約始於晚中新世，而且這條界線可能在長江以南。以淮河和秦嶺為界的古北區和東洋區大概形成於第四紀。
地史特徵
晚第三紀晚第三紀全球海、陸輪廊已很接近於現今。整體說來,海洋所占面積較大,而陸地面積較小。現地中海沿岸，如北非阿特拉斯山區、義大利大部、法國和西班牙的地中海沿岸區都曾為古地中海區，法國的西海岸、北歐地區則被大西洋所占；在北美西海岸南部以及墨西哥灣濱海區也被海洋所占。但是，中國的情況不同，中國的東海岸在晚第三紀的大部分時間裡更向東擴展，特別是渤海和黃海，大部分還都是陸地。當然最大的不同是副地中海的存在。副地中海是特提斯海在阿爾卑斯山脈從水下升起後殘留在山脈以北部分的水體。水體最大時東西長約5000公里，面積為現地中海的一倍半，從法國羅訥河谷開始，沿阿爾卑斯北麓向東延伸，至少延伸至鹹海一帶。除羅訥河谷外，副地中海在不同的時期曾通過南斯拉夫薩格勒布低地與亞得里亞海，通過希臘與愛琴海和通過伊朗西北部與波斯灣及印度洋相連通。在中中新世末，約在1300萬年前，基本與其他海洋隔絕，變成內陸海，幾經分隔，剩下今日的鹹海、裏海、黑海和匈牙利的巴拉頓湖。
晚第三紀是重要的山脈形成期。現今地球上較高的山脈都是這一時期形成的，如歐洲的阿爾卑斯山、非洲的阿特拉斯山，亞洲的喜馬拉雅山，北美的落基山和南美的安第斯山等；一些老的夷平山地，如天山、秦嶺等也有活化抬升現象。地殼運動也引起了普遍的火山噴溢。太平洋東、西兩岸有大量玄武岩流。在中國境內的有漢諾壩玄武岩，東北地區大片玄武岩出露，山東山旺和浙江嵊縣的玄武岩等。地殼運動也使歐亞大陸與非洲和北美數次分合，形成多次動物群交流。南、北美洲也在上新世末相連過。
晚第三紀開始時，氣候由涼爽向濕熱轉變，中中新世以後，西藏高原的升起無疑對全球的氣候產生重大影響。在中國的表現則是氣候分帶日益明顯，並逐漸轉向乾旱涼爽。
礦產資源
上第三系形成的最主要的礦產是石油和天然氣。地中海和北美東、西海岸的大油田有相當一部分是晚第三紀形成的。地中海地區麥興階是重要的膏鹽層。此外，還有褐煤、殘積型鐵礦、錳礦和硅藻土礦等。
